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1、物理过程分析的教学策略物理学是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然学科，其科学成果往往始于问题的提出，形成于问题的解决过程中，最终在问题的实际应用中获得确立与发展。同样，学生知识的获得、能力的形成也建立于对各种物理问题的探索分析过程中。物理过程分析的教学策略不仅要让学生掌握概念、规律等基本知识、基本技能，还在于让学生体验科学探究过程、初步掌握科学方法、体悟科学精神、实现自身价值。而在实际教学中，对于物理问题的过程分析教学环节的展开，却往往缺乏有效的方法加以指导，造成学生学习物理学的困难。如何进一步认识过程分析的教学活动呢？物理过程分析的教学活动，可以从以下三个方面认识；是学生运用已知的物
2、理概念、规律解决新问题，是对知识的再认识；是学生运用科学研究方法分析未知物理情境，是对能力的再发展；是学生在潜移默化中接受物理思想的熏陶，是对科学思想的提炼。由此，笔者认为物理过程分析的策略实施可以从以下三个环节展开：一、复原物理过程中，重新建构物理知识物理问题的分析过程，对学生知识发展而言，是学生运用已知的物理概念、规律解决问题，但学生面对新问题情境的出现，对自己过去所学知识却先有个内省过程，从中选取适当的知识是进行问题解决的开始；另一方面，学生对物理知识的获得或认识。因受认知能力的限制，往往并未真正上升到理性的层次，在实际问题面前，本来似乎清晰的概念、规律由于受新问题表象的干扰，却又变得模
3、糊不清了。根据现代认知心理学家皮亚杰的观点来看：“认识既不是起因于一个有自我意识的主体，也不是起因于业已形成的（从主体的角度来看）、会把自己烙印在主体之上的客体；认识起因于主客体之间的相互作用，这种作用发生在主体和客体之间的中途，因而同时既包含着主体又包含着客体”（见发生认识论原理第一章）。认识的建构是通过主客体的相互作用，是个同化、顺应、平衡和自我调节的过程。因此，在教学环节中，首先应复原物理问题的过程，并帮助学生从物理概念、规律的获得途径，重新建构物理知识。那么，对于重新建构的“物理知识”，其层次到底包含哪些方面呢？物理概念、规律的获得是从纷繁复杂的客观世界中，经形象思维上升为抽象思维而归
4、纳、概括出来的。笔者认为需重新建构的物理知识其内涵包括：实物形象、物理图景、物理语言、物理符号、物理图象和数理逻辑关系等。如何重新建构物理知识呢？下面举例说明。例1一个学生做物体平抛运动实验时，只在白纸上画出了与初速度平行的ox轴，忘记了记下槽口末端的位置，并且也只画出如图1所示的中间一部分轨迹。如何只用一根刻度尺算出这个物体运动的初速度和抛出点的初始位置？分析：这是一个应用性的问题。1再现实物形象、复原知识发生不妨让学生通过平抛运动的实例回忆做平抛运动物体的运动特征，然后提出问题：怎样才能描述并揭示该物体的运动性质呢？教师教学这一环节就是再现物理知识的发生，从思维角度分析属于物理过程发生的形
5、象思考。2运用物理图景、导引知识发展教师在做出上述设问后，让学生再次回顾，在实验中是用描点法经连线后作出物体运动轨迹的，而图中此题的轨迹只不过是实验中运动轨迹的部分而已。那么如何研究物体的运动呢？运动性质的回顾和提示有助于学生提高对该运动过程分析的认识，建立如图2所示物理图景：在轨迹上取水平距离相等的三点A、B、C并测出x和y1、y2，进行问题的解决。3物理语言描述、揭示规律内涵该环节综合了物理语言、物理符号、数学关系，是对物理规律的数理逻辑表示：求出，并可以计算出物体抛出的初始位置。从以上例析可以窥探复原物理过程、重新建构知识的策略：建构物理过程分析中的知识的内涵是很丰富的，不仅仅只有概念和
6、规律本身等的抽象描述，更应该包含物理问题分析过程中的形象知识，在分析过程中如果缺少了实物形象、物理图景、物理语言等，就根本谈不上知识的活化。二、重新建构知识中，体悟科学研究方法物理学的科学研究方法，内涵相当丰富，既有学科性质决定的具体方法，如受力分析法、整体隔离法、透镜成像作图法等等；又有从物理学和其他自然学科中概括出来的运用方法，如观察法、实验法、推理法等等；还有从物理科学中归纳出来的科学研究方法，如微元分析法、理想化法、等效法、对称法等等。那么，如何抓住过程分析的契机，让学生主体参与，体悟物理学研究的多种方法，逐渐提升物理思维品质呢？1掌握学科性质决定的具体方法是基础物理学科的具体方法，在
7、不同的知识单元中有许多不同的操作方法，这些方法的掌握往往是和物理概念、规律等的教学一起进行的。所以，在重新建构知识时，具体操作的学科方法学生需重新加以认识并建构。比如，在上述“例1”中，对于平抛运动的具体分析方法：测量方法运用水平方向匀速运动、竖直方向自由落体运动，测出相应物理量，是建立解决问题方案的初步。匀变速曲线运动的基本处理方法运动的合成与分解方法，运用分运动的等时性和独立性等性质，建立解决问题的数理逻辑关系。但从该题的学生思维过程分析却远不止如此，上述例题中虽给出了物体做平抛运动的轨迹，但却只是轨迹的一部分，并非是物体做平抛运动的完整图景。学生的思维难点之一就在于通过部分推想全过程，要
8、求学生能建立动态过程图景，其随后解决过程中的形象分析、抽象分析、演绎推理都使我们的思维向前发展。2提炼科学思维方法是关键物理问题的分析过程，就学生思维而言是从已知条件出发一步步地进行逻辑推理的过程。它是一种基本思维操作的方法，顾名思义是对客观事物分而析之，找到事物的本质。就“例1”而言，物理过程图景建立并不困难，学生过程分析的思维要求也并不高，但在许多不同物理问题的分析中，科学思维能力的缺损往往是学生分析过程中的瓶颈。比如，将“例1”稍做些改动，如下题：例2一个带正电的小球自由下落一段时间后，进入一个水平向右的匀强电场，那么小球在电场中运动轨迹是图3中的哪一个？（电场强度）经课堂上考查，选项B
9、、D的选择率较高，选择选项C的同学较少，从中可以看出学生在过程分析的复原环节中，特别是在动态图景的建立上具有一定的难度。而动态图景的建立是过程分析法中必不可少的环节，那么，阻碍学生持续分析的原因究竟有哪些呢？单纯考虑影响物体运动过程的某个因素，缺乏考查其他影响因素的存在，如在该题中仅考虑电场力的作用，从而形成思维定势，选择选项B。虽然考虑到几个方面的影响因素，但缺乏将分析结果综合起来的能力，如在该题中意识到了合外力沿虚线方向，却忽视了在垂直合外力方向上的分速度，从而认为小球的运动最终将趋向于合外力的方向，从而选择选项D，这些原因的存在往往是阻碍学生分析能力提高的主要障碍。可见，在物理问题的分析
10、过程中，既要全面考虑可能影响物体运动的各个因素，又要会综合各个因素的影响并加以分析。方法教学的策略中要充分认识到分析和综合的方法是相互依存、相互渗透、相互转化的，而且从全过程看，它是分析综合再分析再综合直至达到理性认识，是呈螺旋式上升的过程。当然，物理过程分析方法也依赖于学生对日常物理现象的感性认识上，因为在解决过程中所应用的物理概念、规律本身就是从实物情境、实际情况下逐渐抽象、概括出来的。且考查分析能力的目的之一就是看能否把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出他们之间的联系，灵活地运用物理知识综合解决所遇到的问题。3体悟科学研究方法是目标在物理过程分析的教学中，学生知识的重新建构和科学研
11、究方法的体悟总是相互渗透、交织在一起的。从学科素质培养的目标来看，掌握科学研究方法比掌握具体的知识内容更具有深远意义，揭示过程分析中蕴含的科学研究方法是提高学生科学思维品质的重要途径。如何能使学生深刻体悟到具体的科学研究方法呢？首先，关键是要通过科学方法导引知识的重新建构，在知识重新建构的递进中体悟科学研究方法。比如在“例1”分析中让学生推证物体做平抛运动时为什么会形成“图1”特征的轨迹，这样通过抽象分析导引了运动知识的重新建构；在解决“例2”中通过等效、类比和迁移方法，可以将重力和电场力等效成一个合力，并与“例1”中所受重力相类比，然后迁移到“例2”的分析，不难得到正确的答案为C，这样在知识
12、重新建构的递进中体现出来的科学研究方法，不仅使学生对匀变速曲线运动的性质有了更深刻的认识，更使学生在分析过程中逐渐体悟了科学研究方法。其次，在具体操作的科学方法运用中要贯穿科学研究方法的教学。这样，既是对具体科学方法的深化，又能自觉地将科学研究方法提升到方法论的高度。这一问题的探讨，在课堂教学中还有许多环节可以作些研究。三、体悟科学研究方法中，渗透物理思想及观点物理过程分析的教学，不但蕴含着科学研究方法，还渗透着重要的物理思想与观点。分析过程是知识传递、科学方法和物理思想的有机结合。如在以上例题的过程分析中：“力和运动的观点”物体所受的力是物体运动状态改变的原因，反之从物体的运动状态的改变能反映物体所受的力；辩证思想体现“联系与发展观点”一切事物、现象之间以及事物内部诸要素之间相互依赖、相互制约、相互影响、相互作用，决定着各个要素组成的复杂系统。解决物理问题时，不能厚此薄彼，各要素的作用需综合考虑。当然，形式多样的物理问题还包含着许多其他物理思想与观点，如“动量与能量观点”、“守恒思想”、“相对论思想”、“等效转化思想”等等，在不同的教学环节中都应让学生逐渐体验并加以提炼。这些思想与观点的形成、“哲学视角”的拓宽，不仅会加深对知识的理解和方法的掌握，更会促进科学思维能力的提高和世界观的形成。第 页
