形象化教学培养物理抽象与概括能力的初步研究

发布时间：2017-01-05 08:28

第 1 章 引 言

物理学作为一门基础自然科学，它所涉及的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。①高中物理作为一门重要的学科，与其他学科相比，其有着丰富的思想和方法。《普通高中物理课程标准》中明确提出要重视发展学生的科学思维能力，其中包括“抽象与概括、分析与综合、推理与判断”等。由此可见，物理抽象与概括能力的培养是高中物理教学的重要目标之一。高中物理知识具有高度的抽象性和概括性，更多的要求学生在抽象的基础上进行概括。很多学生在学习物理概念、规律时，不重视形成物理概念、规律的方法，从而不能真正掌握物理知识。其结果是，学生在运用物理知识解决问题时，出现各种各样的错误，如概念混淆不清、乱套公式、思路混乱等现象，反映出学生物理抽象与概括能力的薄弱。物理抽象与概括能力的培养要在学生学习物理知识的过程中实现。学生认知物理现象本质的过程就是对物理现象的感性认识上升到理性认识的过程，而感性认识向理性认识的飞跃不是自发实现的。首先，学生必须积极获取丰富的物理现象。其次，学生必须对物理现象进行思维加工，采用分析和综合、抽象和概括、归纳和演绎等逻辑方法，达到对物理现象本质的、内部联系的认识。可见，学生在认知物理现象本质的过程中可以培养物理抽象与概括能力。

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第 2 章 理论基础概述

2.1 形象化教学

感性认识是人们通过感官对具体事物的初步认识，是认识的必经阶段。高中物理许多物理概念、规律都是从大量的具体事物中抽象出来的。在学习中，如果学生对物理现象的感性认识不足，往往不能正确理解物理概念和规律。因而，物理教学必须重视丰富学生对有关物理概念的感性认识。在教学中学生可以通过以下三种方式获得感性认识。（1）感知真实的物理现象或过程在教师的指导下，让学生直接感知物理现象或过程，形成鲜明的表象，为进一步抽象出所要学习的物理概念打下基础。这种方式的优点是学生感知的物理现象或过程是最真实的，最形象的，能够使学生留下深刻的印象。（2）感知模拟的物理现象或过程学生无法在课堂上直接观察真正的物理现象或过程情况下，可以通过模拟真实物理现象或过程，让学生获得感性认识。常见的方式包括图片、动画、视频等方式。但是，这种方式与真实的物理现象或过程相比缺乏一定说服力。所以，教学时要优先考虑让学生感知真实的物理现象或过程；如果不行，再考虑这种方式。

2.2 物理抽象与概括能力

物理思维从属于思维，要明确物理思维是什么，必须先明确思维是什么。思维是人脑特有的活动，人们在感知客观事物的基础上，有意识地、主动地思索客观事物的本质属性、内部联系和事物间的相互关系的认识过程，也就是人脑对客观事物间接的、概括的、能动的反映。大量文献中涉及到的物理思维，大多引用了田世昆、胡卫平著的《物理思维论》一书中对物理思维概念的界定。《物理思维论》依据思维的定义界定了物理思维的概念。所谓物理思维，就是具有意识的人脑对客观物理事物（包括物理对象、物理过程、物理现象、物理事实等）的本质属性、内部规律性及物理事物间的联系和相互关系的间接的、概括的和能动的反映。

第 3 章 形象化教学培养物理抽象与概括能力的教学策略............ 15

3.1 物理概念教学中，用形象化教学培养抽象与概括能力的教学策略 ................. 15
3.2 物理模型教学中，用形象化教学培养抽象与概括能力的教学策略 ................. 22
3.3 物理习题教学中，用形象化教学培养抽象与概括能力的教学策略 ................. 27
第 4 章 形象化教学培养物理抽象与概括能力的实验研究........ 31
4.1 实验设计 ....... 31
4.2 教学实例 ............ 33
4.3 实验效果检验................ 39
第 5 章 结束语................... 43
5.1 研究结论..... 43
5.2 思考........ 43

第4章 形象化教学培养物理抽象与概括能力的实验研究

4.1 实验设计

实验选取江苏省锡东高级中学高二年级两个平行普通班作为实验比较对象，将高二（9）班作为实验班，高二（6）班作为对照班。实验班和对照班学生在学习成绩、基本能力上没有显著差别，且实验班和对照班学生在教学实验前都没有进行过专门的物理抽象与概括能力训练。本实验采用比较实验法，给实验对象创设相同的教学环境，尽可能排除无关因素对实验结果的影响。教学实验效果检验采用测试评分的方式，物理抽象与概括能力测试卷编制主要依据乔际平的《物理教育心理学》中物理抽象与概括能力的内容以及相关文献中选取的试题进行编制，具体测试卷见附录 1。

4.2 教学实例

《电容器的电容》是人教版高中物理选修 3-1 第一章静电场第八节的内容。教材首先介绍电容器的构造和作用，，使学生认识电容器有储存电荷的本领。接着，介绍电容的概念及其定义式和单位，再探究平行板电容器电容的影响因素。最后，介绍常见的电容器及其击穿电压、额定电压等相关信息。电容是静电场这章中一个重要的物理概念，其建立过程中运用的抽象、概括方法对其他物理概念的学习具有重要意义。本节的重点及难点是让学生掌握形成电容概念的方法以及正确理解电容概念，所以电容概念的教学是本节内容的关键。日常生活中，有的学生可能会接触到常见的电容器，然而生并不清楚电容器的结构及作用，更不知道反映电容器储存电荷能力的物理量——电容。由于电容概念比较抽象，加之大多数学生缺乏对电容器的感性认识，使得学生在学习电容概念时普遍感到比较困难，因此在教学中，要充分利用实验或多媒体等直观手段，让学生易于理解和接受，加强教学效果。

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第 5 章 结束语

5.1 研究结论

通过本课题的研究，可以得出以下结论：1. 本课题通过“物理抽象与概括能力”的文献研究，发现物理抽象与概括能力的培养缺乏系统性、全面性和深刻性。然后，进行“物理抽象与概括能力”的理论研究，研究得出物理抽象与概括能力在建立物理模型、形成物理概念、解决实际问题方面起关键性作用，因而物理教学中培养物理抽象与概括能力有其必要性。2. 笔者通过文献研究界定了“形象化教学”和“物理抽象与概括能力”的概念，提出了形象化教学在物理概念、物理模型、物理习题教学中培养物理抽象与概括能力的具体教学策略。通过实践证明了形象化教学培养物理抽象与概括能力是有效的。3. 通过笔者提出的教学策略的实施，实验班学生的物理抽象与概括能力明显优于对照班学生。

5.2 思考

本课题的研究还存在着以下不足：1. 教学实验只进行一学期，时间比较短，而物理抽象与概括能力的培养不是一朝一夕的事，需要用更长的时间进行实验验证。2. 此次教学实践内容仅仅局限于人教版高中物理选修 3-1 中部分内容，未能通过广泛的教学实践。3. 此次教学实验没有对实验班和对照班学生进行物理抽象与概括能力前测，使得此次实验不够完整。

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参考文献(略)

本文编号：234739