初高中物理作圖能力銜接教育

楊振環(huán)

【摘 要】物理作圖能力是學(xué)習(xí)物理的關(guān)鍵能力之一，初中生進(jìn)入高中學(xué)習(xí)，物理作圖能力的難度一下子加大。本文描述了初中物理的作圖情況，高一物理的作圖要求和高一學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，針對(duì)這些情況和特點(diǎn)，本文論述了進(jìn)行初高中物理作圖能力銜接教育的措施。

【關(guān)鍵詞】初高中物理；作圖能力；銜接教育

物理圖像包括照片、漫畫(huà)、情景示意圖和物理關(guān)系圖等。情景示意圖是指為了形象地說(shuō)明物理情景、物理過(guò)程、物理現(xiàn)象而作的簡(jiǎn)圖，比如，受力分析圖、光路圖和電路圖、物體位置變化示意圖等。物理關(guān)系圖指紙面上描述的物理過(guò)程隨參數(shù)變化的圖，是以數(shù)學(xué)函數(shù)圖像為基礎(chǔ)但被賦予物理意義的一種圖像。我們?cè)趯W(xué)習(xí)物理時(shí)，通常要作情景示意圖和物理關(guān)系圖。比如，在解答物理計(jì)算題時(shí)，我們通常要作物體的位置變化示意圖和受力分析圖。在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，我們通常要作物理關(guān)系圖。在2017年的物理高考考試大綱中明確指出，物理高考要考查的能力包括能夠根據(jù)具體問(wèn)題列出物理量之間的關(guān)系式，進(jìn)行推導(dǎo)和求解，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論；能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析。

但目前高中生的物理作圖能力發(fā)展滯后。表現(xiàn)在：作圖意識(shí)差，拿到物理題，有部分學(xué)生沒(méi)有意識(shí)作圖分析；作圖能力差，作的圖有錯(cuò)漏或不規(guī)范，起不到圖像的作用，甚至起到的是負(fù)作用；不會(huì)分析圖像，雖然作出了物理圖像，但不會(huì)從圖像中尋找條件、尋找規(guī)律。

所以，在高中階段，我們要重視學(xué)生的作圖能力的培養(yǎng)。從初中到高中，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，是一個(gè)重大的轉(zhuǎn)折。初中物理教學(xué)內(nèi)容少、難度小、大多數(shù)只要求簡(jiǎn)單的定性分析；高中物理重視物理過(guò)程的分析推導(dǎo)和定量研究。與初中相比，高中的物理教學(xué)內(nèi)容從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，表述從粗略到嚴(yán)謹(jǐn)，分析問(wèn)題從定性到定量，情境從單一到復(fù)雜。所以，做好銜接教育，非常重要。做好物理作圖能力的初高中銜接教育，對(duì)培養(yǎng)高中生的作圖能力，能起到事半功倍的效果。

1.初中物理用圖作圖情況

1.1初中物理課本用圖情況

在初中階段，為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，便于學(xué)生理解，課本用了大量的照片和漫畫(huà)。在照片和漫畫(huà)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了抽象，列出了一些情景示意圖，比如，光路圖、電路圖、受力分析圖、杠桿圖、滑輪組圖、汽缸圖等。在描點(diǎn)、連線的基礎(chǔ)上，初中也有少量的物理關(guān)系圖，比如溫度—時(shí)間圖、質(zhì)量—體積圖、電流—電壓圖等。

值得注意的是，初中的情景示意圖與高中相比，容易很多，比如，初中的受力分析圖只需要畫(huà)指定的力示意圖，而高中的受力分析圖是要求畫(huà)物體受到的全部力的示意圖。初中的物理關(guān)系圖，都是在描點(diǎn)的基礎(chǔ)上連線得到，質(zhì)量—體積圖和電流—電壓圖都是直線，學(xué)生比較容易理解和接受，而高中卻不然，而且高中還要求對(duì)物理關(guān)系圖像進(jìn)行斜率、面積等方面的分析，難度一下子提升很多。

1.2中考作圖題情況

中考的作圖題反映了初中畢業(yè)生的作圖水平，了解中考的作圖題就了解了初中畢業(yè)生的作圖水平。2016年的中考作圖題：

（1）如題15-1圖所示，可以利用不同的光學(xué)元件來(lái)改變?nèi)肷涔饩€OA的傳播方向。請(qǐng)?jiān)趫D中分別畫(huà)出兩種合適的光學(xué)元件（只要求畫(huà)出光學(xué)元件大致位置的示意圖，但須與光學(xué)規(guī)律相符）

（2）用如題15-2圖所示的滑輪組提升重物，用筆畫(huà)線代替繩子畫(huà)出最省力的繩子繞法。

（3）如題15-3圖所示，物體靜止在斜面上，請(qǐng)畫(huà)出物體所受到的重力G、摩擦力f和物體對(duì)斜面的壓力F的示意圖。

以2012年到2016年5年的廣東省物理中考題統(tǒng)計(jì)：

從中可以看出，初中畢業(yè)生的物理作圖水平是，會(huì)用線條來(lái)代替描述光線、電線、繩索等具體實(shí)物，會(huì)畫(huà)某種指定的力的示意圖。

2.高一學(xué)生認(rèn)知水平和物理作圖要求

由皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段理論，認(rèn)知發(fā)展可以分為4個(gè)階段：感知運(yùn)算階段，前運(yùn)算階段，具體運(yùn)算階段，形式運(yùn)算階段。初中畢業(yè)生，處于具體運(yùn)算階段或形式運(yùn)算階段，具體運(yùn)算階段的認(rèn)知特點(diǎn)決定了學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時(shí)會(huì)將物理現(xiàn)象、定律、數(shù)學(xué)公式進(jìn)行機(jī)械背誦，不自覺(jué)地將識(shí)記當(dāng)成是主要的學(xué)習(xí)任務(wù)，缺乏對(duì)物理意義的理解，難于解決復(fù)雜的物理問(wèn)題。

高一要作的物理圖主要是情景示意圖中的物體位置變換圖和受力分析圖，高一大多數(shù)題目需要做情景示意圖，而初中的物理題大多數(shù)都已經(jīng)配了情景示意圖，因?yàn)槌踔幸蕾嚦闪肆?xí)慣，有些學(xué)生就沒(méi)有了作圖的意識(shí)，或者高一有些題已經(jīng)配了情景示意圖，但已知條件沒(méi)有全部標(biāo)在圖中，剛剛升上高中的學(xué)生沒(méi)有意識(shí)將題目中的條件標(biāo)識(shí)在情景示意圖中，所以這些學(xué)生在做這些題時(shí)不能通過(guò)情景示意圖將題目情景理解透。

高中的受力分析圖是沒(méi)有提示物體受到什么力的，而初中是要求作出某個(gè)力的示意圖，難度不可同日而語(yǔ)，很多學(xué)生在做受力分析圖時(shí)要不是不知所措，不知畫(huà)什么，要不是錯(cuò)漏了某些力。

高一的物理關(guān)系圖像包括位移—時(shí)間圖，速度—時(shí)間圖，力—時(shí)間圖，加速度—時(shí)間圖等。在高中，除了要知道圖像中物理量的變化關(guān)系外，還要求知道和應(yīng)用圖像的斜率和面積的意義。而初中的物理關(guān)系圖都是通過(guò)描點(diǎn)得到，只需要知道圖像中物理量的變化關(guān)系。

3.高一物理作圖能力銜接教育措施

根據(jù)高一學(xué)生剛剛學(xué)完的初中物理作圖情況，高一的物理作圖能力的要求，以及高一學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，我們?cè)诟咭贿M(jìn)行物理作圖能力銜接教育時(shí)，要注意采取如下措施：

3.1教師做好示范演示，用好圖像工具，潛移默化地提高學(xué)生的用圖作圖意識(shí)

提高學(xué)生的用圖作圖意識(shí)，是提高作圖能力的首要問(wèn)題。意識(shí)的養(yǎng)成是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要教師對(duì)圖像的應(yīng)用起到良好的示范作用。在教學(xué)中，教師對(duì)任何事物的態(tài)度、做法，都會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生潛移默化的影響。在物理圖像的教學(xué)中，首先，教師要正確并充分認(rèn)識(shí)圖像的意義和價(jià)值，圖像不僅僅是一種工具，更是一種思維方式。我們?cè)诮虒W(xué)中要有意識(shí)地經(jīng)常使用圖像，用圖像來(lái)解釋物理情景的變化，用圖像來(lái)展示物理過(guò)程，用圖像來(lái)解答問(wèn)題。特別是一些用圖像可以巧解的題目，我們要多講。在使用圖像時(shí)，要注意教師本人要作圖規(guī)范、準(zhǔn)確、美觀。

3.2對(duì)學(xué)生物理作圖作適當(dāng)硬性要求、規(guī)律要求

在提高學(xué)生的作圖意識(shí)的基礎(chǔ)上，我們還要重視學(xué)生作圖重視作圖習(xí)慣的培養(yǎng)。我們要在作業(yè)和考試中提出一些專門的要求，比如要求畫(huà)圖盡量使用直尺，必須做到橫平豎直，達(dá)不到要求進(jìn)行酌情扣分。進(jìn)行圖像習(xí)題教學(xué)時(shí)，有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生做一些專門訓(xùn)練，如在學(xué)物體的平衡時(shí)，可以做一個(gè)物體平衡的專題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行專門訓(xùn)練。

在學(xué)生受力分析時(shí)，要求學(xué)生按一重力、二彈力、三摩擦力、四其他力的順序進(jìn)行，以免漏了某個(gè)力。同時(shí)每畫(huà)一個(gè)力都必須想想這個(gè)力的施力物體，這樣就不會(huì)無(wú)緣無(wú)故地多了力。在做計(jì)算題時(shí)，要求學(xué)生把題目的已知條件盡量地標(biāo)在情景圖中，然后對(duì)著情景圖分析物理過(guò)程，列式求解。

我們可以在高一開(kāi)始時(shí)，就要求學(xué)生把練習(xí)冊(cè)的右邊三分之一，專門用來(lái)畫(huà)圖，不能用來(lái)做其他。凡是應(yīng)該作圖解答而又沒(méi)有作圖的，或者即使有作但作的圖不符合要求的，要求學(xué)生重做。從嚴(yán)要求，讓學(xué)生逐漸形成了良好的作圖習(xí)慣。

3.3聯(lián)系回想初中用圖，激起知識(shí)能力反響

心理教育學(xué)家說(shuō)“學(xué)習(xí)的過(guò)程需要順應(yīng)和反思”，順應(yīng)是指：對(duì)知識(shí)的重新認(rèn)識(shí)，如果說(shuō)新學(xué)的知識(shí)不能跟以前的知識(shí)容納、重合，那就需要有所“摒棄”，改變以前的思維模式，打破從前。反思是指：將新學(xué)的概念理論與以前的知識(shí)自動(dòng)的進(jìn)行整合，完善原有的知識(shí)理論，有效地做到“你中有我，我中有你”。

在講勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移—時(shí)間圖像、彈簧彈力—彈簧伸長(zhǎng)量圖像或勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間時(shí)，可以帶領(lǐng)學(xué)生回顧初中學(xué)的質(zhì)量—體積圖像和定值電阻的電流—電壓圖像。通過(guò)回顧，由學(xué)生的現(xiàn)有發(fā)展區(qū)達(dá)到最近發(fā)展區(qū)，利用已有知識(shí)來(lái)激發(fā)新學(xué)知識(shí)，解決最近發(fā)展區(qū)的問(wèn)題。

3.4注意幾種圖像間的變換

教師動(dòng)手做一些斜面體、正方體、長(zhǎng)方體的模型，要學(xué)生從不同角度觀察。學(xué)生有了一定的感性認(rèn)識(shí)后，要求學(xué)生畫(huà)這些模型的透視圖、前視圖、俯視圖、側(cè)視圖，這樣學(xué)生對(duì)這幾種圖的變換就有一些直觀的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)還應(yīng)教給學(xué)生幾種視圖轉(zhuǎn)換的基本方法。

在解答物理問(wèn)題時(shí)，我們可以先讓學(xué)生畫(huà)出物理圖像，然后展示不同學(xué)生的作品，最后我們老師再畫(huà)出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的物理圖像，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在這過(guò)程中，我們要注意指導(dǎo)物理圖像的畫(huà)法和技巧。

3.5鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用圖像

為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高正確應(yīng)用圖像解決物理問(wèn)題的能力，在習(xí)題課教學(xué)中要適當(dāng)選取一些巧用圖像解決的題目來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)中我們還通過(guò)安排可以一題多解的題目，讓學(xué)生練習(xí)、比較常規(guī)解法和圖像法，鼓勵(lì)學(xué)生用圖像法解題，讓他們?cè)趯?shí)踐中不斷熟練應(yīng)用，提高能力。

在課堂中我們要求學(xué)生盡量多用圖像的形式簡(jiǎn)明扼要地表達(dá)自己對(duì)于物理過(guò)程的理解，表達(dá)地好的，要及時(shí)進(jìn)行表?yè)P(yáng)鼓勵(lì)，表達(dá)有誤的，也要在肯定的基礎(chǔ)上指出問(wèn)題，并進(jìn)行正確的示范。

3.6加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，豐富圖像素材，重視圖像的構(gòu)建過(guò)程

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)物理圖像的應(yīng)用和作圖具有促進(jìn)作用。首先，學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)、操作實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，可以幫助學(xué)生形成特定的、鮮明的物理情景，如測(cè)量物體速度、驗(yàn)證力的平行四邊形法則、驗(yàn)證牛頓第二定律等等。實(shí)驗(yàn)提供了豐富的感性材料，非常有利于學(xué)生畫(huà)示意圖。其次，物理實(shí)驗(yàn)涉及幾個(gè)變量的相互作用，構(gòu)建函數(shù)圖像比較容易看出變化趨勢(shì)，能簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確地得出物理規(guī)律。最后，物理量關(guān)系圖像的形成，思維跨度比較大，我們要通過(guò)實(shí)例來(lái)展示物理量關(guān)系圖像構(gòu)建的過(guò)程。物理量關(guān)系圖像來(lái)源于實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建圖像，首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到兩個(gè)物理量數(shù)據(jù)，然后建立合適的坐標(biāo)，描的連線，構(gòu)建出代表特定物理含義的物理函數(shù)圖像。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)，是學(xué)生真正理解物理關(guān)系圖像的基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)構(gòu)建物理量關(guān)系圖像，體會(huì)物理規(guī)律建立的過(guò)程，這過(guò)程會(huì)促進(jìn)學(xué)生物理思維的形成。

4.結(jié)語(yǔ)

對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，他們更想自己能夠成為知識(shí)的探索人和發(fā)現(xiàn)人，而物理學(xué)科剛剛能夠滿足學(xué)生的這一興趣、追求，在畫(huà)圖中體驗(yàn)“物理的魅力”，鍛煉物理思維，在初中高中物理作圖能力跨度那么大的情況下，對(duì)學(xué)生進(jìn)行銜接教育，使學(xué)生能夠更好的將初中物理和高中物理作圖部分銜接起來(lái)，快速提高物理作圖水平，是引領(lǐng)學(xué)生在物理的學(xué)習(xí)中找到樂(lè)趣，提高學(xué)生物理思維的捷徑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫玉珍.淺談初高中物理教學(xué)的銜接[J].漳州職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000.2

[2]梁萍.淺談初高中物理的銜接教學(xué)[J].現(xiàn)代閱讀，2012.1

[3]潘曉云.高中物理圖像學(xué)習(xí)的主要思維障礙及對(duì)策[J].基礎(chǔ)教育，2012.1