高中物理圖像學(xué)習(xí)策略

摘 要：高中物理學(xué)習(xí)中，圖像法對(duì)學(xué)生理解物理概念、物理過程有重要的輔助作用。在很多問題的解決過程中作為直觀思維分析工具被應(yīng)用。本文教學(xué)生如何應(yīng)用圖像。

關(guān)鍵詞：高中物理 學(xué)習(xí) 圖像策略

中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào): 1673-1875(2008)09-052-02

在高中物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生存在的最大的學(xué)習(xí)困難之一就是無法成功地在頭腦中構(gòu)建出一個(gè)與問題相對(duì)應(yīng)的物理情景。物理情景的建立與圖像學(xué)習(xí)策略是密切相關(guān)的。在解決物理問題時(shí)，我們會(huì)對(duì)物體進(jìn)行受力分析、狀態(tài)分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，這時(shí)會(huì)經(jīng)常應(yīng)用圖像，通過作圖幫助我們進(jìn)行分析和理解。下面就自己在教學(xué)中的一些體會(huì)并結(jié)合一些簡(jiǎn)單的例子談?wù)劯咧形锢韴D像學(xué)習(xí)策略。

一、情景再現(xiàn)的圖像學(xué)習(xí)策略

這是指學(xué)生通過言語或文字提供的信息能夠在頭腦中想像出或繪制出相應(yīng)的示意圖。針對(duì)于較為簡(jiǎn)單的問題，這種圖像容易成功的繪制出。因?yàn)檫@類的情景學(xué)生較為熟悉或生活中遇到的原型較多，直感的經(jīng)驗(yàn)較多。學(xué)生能較為成功地把這些情景在頭腦中或紙上再現(xiàn)出來以幫助理解和分析問題。

例如：子彈打木塊；物體的加速或減速運(yùn)動(dòng)，物體以初速度v0從A加速或減速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)末速度為vt；地球的繞日運(yùn)動(dòng)等等。（如下圖）

情景再現(xiàn)圖像學(xué)習(xí)策略主要都是以一些簡(jiǎn)單的和現(xiàn)實(shí)世界聯(lián)系密切的物體運(yùn)動(dòng)表像為認(rèn)知對(duì)像。在圖像學(xué)習(xí)策略中是比較簡(jiǎn)單的一種策略。這類問題和現(xiàn)實(shí)生活實(shí)例聯(lián)系密切，學(xué)生比較容易在頭腦中形成圖像，一般不需要學(xué)生進(jìn)行再加工。這是圖像學(xué)習(xí)策略中比較低級(jí)的形式，學(xué)生容易把握。這里就不用多說了。

但對(duì)物體在運(yùn)動(dòng)變化中的一些內(nèi)在的東西它有時(shí)無法反映出來，這時(shí)會(huì)造成學(xué)生的“錯(cuò)覺”。如物體在從A減速向B運(yùn)動(dòng)的過程中，物體可能還沒有運(yùn)動(dòng)到B時(shí)其速度就已經(jīng)為零，如果不再注意就可能圖畫錯(cuò)。這在高一物理物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律教學(xué)中常出現(xiàn)的一種汽車運(yùn)動(dòng)題型。還如：汽車以的初度V0=12m/s在平直公路上勻速行駛，看到前面有一物體時(shí)司機(jī)便開始剎車，加速度為3m/s2，那么汽車制動(dòng)后5s內(nèi)行駛多少距離？不深入分析就難以發(fā)現(xiàn)汽車第五秒內(nèi)是不運(yùn)動(dòng)的，初學(xué)者很容易犯這樣的錯(cuò)誤。這就要求在分析過程中仔細(xì)地分析了。

二、模擬情景圖像策略

高中物理內(nèi)容相對(duì)初中物理內(nèi)容而言其抽像性更強(qiáng)，對(duì)一些現(xiàn)像我們無法在教學(xué)中把這些現(xiàn)像演示出來，也無法用一些圖形符號(hào)來達(dá)它們，那我們就其他一些情況下發(fā)生的現(xiàn)像進(jìn)行模擬情景。這種學(xué)習(xí)策略是用一種圖景來模擬另一圖景，這是利用了兩種圖景之間的相似性。如課本中對(duì)電場(chǎng)線與磁場(chǎng)線的模擬。

還有一些物理情景的模擬需要學(xué)生有豐富的想像力，通過這些的相似性產(chǎn)生聯(lián)想。這需要學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行“深加工”。這種加工也只是在兩個(gè)相似物之間產(chǎn)生聯(lián)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中若能借助于模擬情景圖像的直觀性則可以更清晰、更深刻地理解和掌握有關(guān)抽像的物理概念或規(guī)律。例如，在量子物理中的原子核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就具有更強(qiáng)的抽像性。在高中物理教學(xué)若教學(xué)生用節(jié)日里人們常用的響炮連成發(fā)散狀后點(diǎn)燃，通過觀察到的響炮爆炸的情景圖像學(xué)生則會(huì)對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)這個(gè)抽像的概念理解得更清晰、更深刻。還有在講到分子運(yùn)動(dòng)時(shí)我們形用電子云的圖像來描繪電子的運(yùn)動(dòng)。特別是現(xiàn)在多媒體信息技術(shù)在物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用，這種模擬會(huì)變得更加容易。

三、等效代替圖像學(xué)習(xí)策略

這種學(xué)習(xí)策略把本來隱性的東西，通過等效代替的方法把它顯現(xiàn)出來。這就要求學(xué)生能把所學(xué)過的一些知識(shí)聯(lián)系起來進(jìn)行加工和創(chuàng)造，能抓住圖像與所要描繪物理內(nèi)容之間的結(jié)合點(diǎn)。這些圖像在實(shí)際中沒有與其對(duì)應(yīng)的生活原型，人們通過使用一些特殊方法、采用一些特殊的符號(hào)來代替實(shí)際的物體或物體間的相互作用。這種策略需要學(xué)生對(duì)的知識(shí)進(jìn)行“深加工”，在分析中能抓住主要因素，抽像和概括出事物的本質(zhì)然后用另一種符號(hào)把這種本質(zhì)突顯出來。像高中物理中出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷等。這些都忽略了物體的外形，大小等次要因素突出對(duì)作用效果起決定作用的主要因素：物體的質(zhì)量、物體的帶電量。在電磁學(xué)中我們還使電場(chǎng)線、磁感應(yīng)線。這種學(xué)習(xí)策略主要是在物理學(xué)習(xí)中把一些物理的屬性通過一些幾何圖線描繪出來。如我們?cè)趯W(xué)習(xí)使用的力的作用線、電場(chǎng)線、磁感應(yīng)線、光線等等。

還如：我們用有向線段的來描繪矢量場(chǎng)、代表力、光線等這就抓住矢量的方向性這一特質(zhì)。

四、數(shù)學(xué)函數(shù)圖像學(xué)習(xí)策略

這種學(xué)習(xí)策略“技術(shù)含量”高，要求學(xué)生能對(duì)所學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行加工，而不像上面策略所說的僅是對(duì)表像的加工。這里就要求學(xué)生對(duì)所學(xué)過知識(shí)的內(nèi)涵有較深的理解。我們?cè)诟咧薪虒W(xué)應(yīng)努力培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)的一種學(xué)習(xí)略策。高中物理相對(duì)初中物理而言更注重物理概念和規(guī)律的定量化，因此高中物理中包含了大量的數(shù)學(xué)函數(shù)圖像。如：位移－時(shí)間圖像、p－V圖像、E－r圖像等等。數(shù)學(xué)函數(shù)圖像信息量大，形像直觀，能反映事物真實(shí)的內(nèi)涵。對(duì)它的利用有時(shí)可以很清晰、明了地解決抽像而復(fù)雜的物理。這種圖像學(xué)習(xí)策略需要學(xué)生有很強(qiáng)數(shù)學(xué)邏輯推理能力，要能識(shí)別數(shù)學(xué)圖像與物理情景之間的內(nèi)在聯(lián)系。例如：有的學(xué)生在解決問題中產(chǎn)生位移－時(shí)間圖像是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的描繪這樣錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。

物理學(xué)習(xí)中圖像所涉及的知識(shí)是抽像的數(shù)學(xué)圖像和具體物理情景的結(jié)合體。不能割斷他們之間的關(guān)系。把圖像純數(shù)學(xué)化是學(xué)生在應(yīng)用這種學(xué)習(xí)策略時(shí)容易犯的錯(cuò)誤。數(shù)學(xué)圖像有其普適的意義，一次圖像、二次圖像所表達(dá)的是函數(shù)y=f(x)從圖像中我們能得出y隨x的變化規(guī)律了。如果把這個(gè)函數(shù)公式放入到具體的物理變化情景中去，那就有了鮮活的“生命”，而這些物理圖像是有其初始條件和其他一些現(xiàn)實(shí)條件限制的。如：PV=nRT，我們知道T不能為負(fù)值，這公式也有其條件限制，在做圖像時(shí)就應(yīng)考慮這些條件。

在數(shù)學(xué)函數(shù)圖像學(xué)習(xí)策略時(shí)，我們就要注意圖像點(diǎn)、線、面的結(jié)合去理解圖像。點(diǎn)：就是要知道坐標(biāo)上的每一個(gè)所表達(dá)的物理意義。線：圖線所描繪的物理運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律、表示物理意義。面：圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積所代表的物理意義。如v-t圖中每一坐標(biāo)點(diǎn)表示的是相應(yīng)時(shí)刻的速度，該點(diǎn)的斜率表這一時(shí)刻的加速度，面積表表示物體位移。

另外， 在解決問題時(shí)，圖像法有時(shí)更顯更優(yōu)勢(shì)所在。例如，對(duì)于作初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)的物體追趕同時(shí)、同地和同向出發(fā)的作勻速運(yùn)動(dòng)的物體，問兩者有最大距離所需的時(shí)間和追上所需的時(shí)間有何關(guān)系。這一類問題，若學(xué)生自己能先畫出其速度－時(shí)間圖，利用圖像學(xué)習(xí)策略，如上所述(該圖像下面所圍的面積，即為位移的大小)，如圖所示，則由圖可清晰地得到如下信息：當(dāng)兩者速度相等，也即t1時(shí)兩者有最大距離；當(dāng)兩者位移大小相等即t2時(shí)追上。由此，學(xué)生再根據(jù)初中幾何中的有關(guān)知識(shí)就可得到該問題的答案。

學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握利用圖像語言的學(xué)習(xí)策略對(duì)于從“學(xué)會(huì)”到“會(huì)學(xué)”是十分有效的。但又要注意到各種學(xué)習(xí)策略都有其局限性，不是對(duì)所有人、所有問題都是有效的。圖像學(xué)習(xí)策略的漸進(jìn)過程應(yīng)當(dāng)是從重現(xiàn)，模擬，代替，數(shù)學(xué)函數(shù)，這也符合學(xué)生的思維從形像思維到抽像思維的發(fā)展過程。談學(xué)習(xí)策略我個(gè)人覺得更多的是要體現(xiàn)學(xué)習(xí)的靈活性和思辨性，努力做到教會(huì)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。不同的策略沒有好壞之分，只有適不適合之差別。我們?cè)趯?duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)策略訓(xùn)練時(shí)要注意學(xué)習(xí)策略的適用性。這也體現(xiàn)教學(xué)的因材施教的原則。