如何在高中物理深度教學(xué)中發(fā)展學(xué)生高階思維

摘 要：高中物理深度教學(xué)中注重發(fā)展學(xué)生的高階思維，因?yàn)楦唠A思維對深化學(xué)生理解所學(xué)、靈活運(yùn)用所學(xué)更好地解決問題具有重要意義。因此，教師應(yīng)做好高中物理知識點(diǎn)的深入剖析，結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，積極尋找有效的教學(xué)策略，以確保深度教學(xué)活動的順利實(shí)施，促進(jìn)學(xué)生高階思維的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高中物理;深度教學(xué);高階思維

中圖分類號：G427 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-624X（2020）28-0056-02

引 言

深度教學(xué)是指教師以基礎(chǔ)知識為立足點(diǎn)，深入挖掘知識內(nèi)涵，積極拓展知識外延，從而使學(xué)生全面認(rèn)識與理解知識的本質(zhì)[1]。在高中物理生物教學(xué)中，教師不僅要使學(xué)生掌握物理知識本質(zhì)，還要發(fā)展其高階思維，促使其在掌握知識的同時(shí)，提升思維能力。

一、借助速度分解教學(xué)發(fā)展學(xué)生高階思維

在高中物理深度教學(xué)中，如何正確地分解物體的運(yùn)動速度這一知識，對學(xué)生的認(rèn)知能力要求較高。在實(shí)際教學(xué)中，為了更好地發(fā)展學(xué)生的高階思維，一方面，教師應(yīng)先為學(xué)生講解速度分解的相關(guān)知識，尤其注重設(shè)計(jì)特殊情境下的速度分解問題，鼓勵學(xué)生嘗試著進(jìn)行分析，然后講解正確的速度分解思路，使學(xué)生能夠?qū)φ兆陨韺?shí)際情況，認(rèn)識到速度分解的不足，并及時(shí)糾正理解的誤區(qū)。另一方面，教師應(yīng)注重為學(xué)生講解經(jīng)典的例題，使其體會速度分解的過程，掌握速度分解的相關(guān)思路與技巧，為其以后解答類似的問題積累經(jīng)驗(yàn)[2]。

例1，如圖1所示，桿AB的A端以速度v向右做勻速運(yùn)動，且運(yùn)動的過程中始終與一靜止的半圓周相切，半圓周的半徑為R，當(dāng)桿與水平線的夾角為θ時(shí)，求桿的角速度w以及桿上與半圓相切點(diǎn)C的速度。

該題目較特殊，靈活地考查了速度分解問題。學(xué)生通過學(xué)習(xí)能很好地拓展思維。在課堂上，教師應(yīng)注重為學(xué)生詳細(xì)講解解題過程：以C點(diǎn)為研究對象，因其始終與靜止的半圓相切，和桿垂直的速度為零，因此桿上C點(diǎn)的速度沿桿。以A點(diǎn)為研究對象，對其速度進(jìn)行分解。其產(chǎn)生兩個(gè)速度，即沿著桿的速度v1和繞著C點(diǎn)轉(zhuǎn)動的速度v2。由幾何知識可知vc=v1=vcosθ，又因?yàn)関2=v·sinθ=w·AC。而AC=R·cotθ，所以w=。

二、借助物體運(yùn)動圖像發(fā)展學(xué)生高階思維

運(yùn)動圖像是運(yùn)動學(xué)的重要組成部分，借助運(yùn)動圖像分析物理問題能大大簡化解題步驟，提高解題效率[3]。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)注重借助物體運(yùn)動圖像發(fā)展學(xué)生的高階思維。一方面，教師應(yīng)為學(xué)生認(rèn)真剖析物體不同運(yùn)動圖像的讀圖要點(diǎn)，使其充分理解縱軸、橫軸及圖像與坐標(biāo)軸所圍面積表示的含義。另一方面，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生所學(xué)設(shè)計(jì)經(jīng)典的問題，并給學(xué)生留下一定的時(shí)間，讓其進(jìn)行思考，從而在鞏固學(xué)生所學(xué)的同時(shí)，進(jìn)一步發(fā)散其思維。

例2，一物體由靜止從A點(diǎn)沿直線駛向B點(diǎn)，并剛好靜止在B點(diǎn)。若AB兩地的距離為s，物體做勻加速行駛的加速度為a1，做勻減速運(yùn)動時(shí)加速度的絕對值為a2，則求物體從A點(diǎn)運(yùn)動至B點(diǎn)所需的最短時(shí)間t。

該題目要求運(yùn)動的最短時(shí)間，可使用函數(shù)及圖像法求解。其中用圖像法求解容易理解，解題過程較簡單。課堂上，教師可以先要求學(xué)生認(rèn)真回顧所學(xué)的物體運(yùn)動圖像知識，積極思考，從圖像中找到解題的突破口。由運(yùn)動學(xué)知識可知，在v-t圖像中，圖像與x軸圍成的面積即為其物體的位移，因此，可繪制如圖2所示的物體運(yùn)動圖像。

由圖像可知，物體做勻加速直線運(yùn)動而后做勻減速直線運(yùn)動，剛好停在B點(diǎn)。如圖2所示，其運(yùn)動圖像與x軸剛好構(gòu)成三角形。設(shè)加速的位移為s1，減速的位移為s2，最大速度為vm，則滿足s=s1+s2=+，又因?yàn)閟=s1+s2=+=，而vm=，所以t=。

三、借助萬有引力定律發(fā)展學(xué)生高階思維

萬有引力定律是高中物理的重要知識點(diǎn)。很多學(xué)生只是死記硬背相關(guān)的解題公式，一旦遇到情境較為新穎的問題，便不知如何作答。為避免這一情況的發(fā)生，教師應(yīng)注重發(fā)展學(xué)生的高階思維。一方面，由于萬有引力定律相關(guān)題型較多，在教學(xué)中，教師應(yīng)注重篩選新穎的習(xí)題情境，通過習(xí)題提高學(xué)生靈活運(yùn)用知識的能力。另一方面，為避免挫傷學(xué)生解題的積極性，教師應(yīng)在學(xué)生解題的過程中給予引導(dǎo)，使其少走彎路，迅速找到突破口，從而提高學(xué)生解題的自信心[4]。

例3，一顆軍事衛(wèi)星在距離地面高度為地球半徑的圓形軌道上運(yùn)行，衛(wèi)星軌道平面與赤道平面重合，偵察信息通過無線電傳輸方式發(fā)送到位于軌道上的地面接收站，已知人造地球衛(wèi)星的最小周期約為85min，則以下說法正確的是（）。

A.該軍事衛(wèi)星的周期約為480min

B.該軍事衛(wèi)星的運(yùn)行速度約為7km/s

C.該軍事衛(wèi)星連續(xù)兩次通過接收站正上方的時(shí)間間隔約為576min

D.地面接收站能連續(xù)接收到信息的時(shí)間約為96min

該題目不僅考查開普勒第三定律、萬有引力知識，而且考查學(xué)生運(yùn)用幾何知識分析物理問題的能力，難度較大。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生繪制相關(guān)的草圖進(jìn)行輔助分析。由開普勒第三定律=，解得T≈240min，A錯誤;由v =≈5.6km/s可知，B錯誤;該軍事衛(wèi)星連續(xù)兩次通過接收站正上方由幾何關(guān)系可知：-=2π，解得t1=288min，C項(xiàng)錯誤。衛(wèi)星與接收站的關(guān)系如圖3所示：

設(shè)衛(wèi)星在A1、A2位置接收站恰好能接收到信息，由幾何知識可知∠A1OB1=∠A2OB2=，+=·2π，解得t2==96min，D項(xiàng)正確。

四、借助電磁學(xué)知識發(fā)展學(xué)生高階思維

電磁學(xué)的一些習(xí)題綜合性較強(qiáng)，對學(xué)生深入理解所學(xué)的能力要求較高[5]。在教學(xué)中，為使學(xué)生深入理解電磁學(xué)知識，并能靈活地解答一些較為新穎的習(xí)題，做到以不變應(yīng)萬變，真正實(shí)現(xiàn)思維的提升，教師應(yīng)做到以下兩點(diǎn)：一方面，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)活動，使其搞清楚電磁學(xué)相關(guān)概念，嘗試推導(dǎo)相關(guān)的結(jié)論，理解其來龍去脈;另一方面，注重選擇難度稍大的習(xí)題對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，深化其認(rèn)識，在拓展其視野的同時(shí)，促進(jìn)其思維的進(jìn)一步發(fā)展。

例4，如圖4所示，兩條平行導(dǎo)軌間距為L，其所在平面與地面呈θ角。在導(dǎo)軌的上端連接一平行板電容器電容為C。其處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，方向垂直于導(dǎo)軌平面。將一質(zhì)量為m的金屬棒，放置在導(dǎo)軌上其可沿導(dǎo)軌下滑，期間與導(dǎo)軌接觸良好。若金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，動力加速度為g，忽略所有電阻。將金屬棒從上端由靜止開始下滑。求：（1）電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系;（2）金屬棒速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系。

該題目包括兩個(gè)問題，其中第一個(gè)問題較簡單，但第二個(gè)題問則需要使用微元法進(jìn)行分析、解答，難度較大。對于第一個(gè)問題，設(shè)金屬棒的速度大小為v時(shí)，感應(yīng)電動勢為E=BLv，又因?yàn)閁=E，C=Q/U，所以Q=CBLv。對于第二個(gè)問題，可以以非常短的時(shí)間?t為研究對象，則導(dǎo)體棒速度的變化量為?v，電容器極板上電荷量的變化為?q=CBL?v，設(shè)導(dǎo)體棒中的電流為i，以棒為研究對象，由牛頓第二定律可知mgsinθ-mgcosθ-BiL=ma，又因?yàn)閕=?q/?t=CBLa，所以a=，可知其加速度恒定，因此，v=at=。

結(jié) 語

在高中物理教學(xué)中積極開展深度學(xué)習(xí)活動，發(fā)展學(xué)生的高階思維，不僅有助于學(xué)生更加深入地理解所學(xué)，而且能使其掌握相關(guān)習(xí)題的解題技巧與思路，促進(jìn)其解題能力得到更好的提升。因此，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合具體的問題情境，有針對性、有目的地給學(xué)生以引導(dǎo)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

祁紅菊，呂朝陽.基于高階思維的課堂設(shè)問探索[J].湖南中學(xué)物理，2020，35（01）：15-18.

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任虎虎.指向深度學(xué)習(xí)的高中物理思維型課堂構(gòu)建的研究[J].物理教師，2019，40（07）：28-31.

王集峰.論高中物理教學(xué)中學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)[J].成才之路，2019（06）：35.

萬俊濤.高中物理教學(xué)中高階思維能力的培養(yǎng)策略[J].湖南中學(xué)物理，2018，33（05）：8-9.

作者簡介：黃肖斌（1973.7—），女，廣西貴港人，本科學(xué)歷，中學(xué)一級教師，從事高中物理教學(xué)與研究。