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淺談初高中物理思維能力銜接
淺談初高中物理思維能力銜接
摘要：初中物理學(xué)得很好的學(xué)生進入高中物理學(xué)習之后都會感覺高中物理和初中物理是兩回事，初中學(xué)得好不代表高中學(xué)得好，而且高中物理在學(xué)習能力和要求上跨了一個很大的臺階，而這個臺階跨得怎么樣，決定了學(xué)生以后學(xué)習物理的好壞狀況。所以初中物理教師和高中物理教師對于學(xué)生學(xué)習物理的思維能力的銜接都需要采取相應(yīng)的措施。本文就這個問題從不同的角度以概念教學(xué)為例來進行探討。
關(guān)鍵詞：思維能力、銜接
第一章 初高中物理思維能力銜接中各個問題及方法理論
物理在學(xué)生的學(xué)習中作為一門非常重要的科學(xué)，幫助學(xué)生認識世界，建立科學(xué)的世界觀。而初中物理和高中物理在學(xué)習能力和學(xué)習內(nèi)容上對學(xué)生是要求有了很大的跨越。很多初中物理學(xué)習優(yōu)秀的學(xué)生進入高中后，會發(fā)現(xiàn)學(xué)習物理很吃力。這需要初高中物理教師攜手共同做好初高中物理學(xué)習的銜接工作。
1.1初高中物理思維能力銜接中各個問題
首先，我們對初高中學(xué)生，教材和教師進行調(diào)查會發(fā)現(xiàn)在以下三個方面產(chǎn)生了初高中物理概念學(xué)習梯度的原因：
一、初中學(xué)生是從初二學(xué)習物理，這時的學(xué)生一般在14、15歲左右，正處于生理和心理發(fā)育比較快的階段，他們的思維正處于具體運算向形式運算過渡的階段，即由具體形象思維為主的快速發(fā)展到抽象思維階段，并且抽象邏輯思維占有相對的優(yōu)勢。但具體形象思維和抽象思維在少年學(xué)生整個思維活動中仍有著密切的聯(lián)系。比如在掌握復(fù)雜的抽象概念時，他們?nèi)孕枰唧w形象的支持，如果沒有具體形象作為基礎(chǔ)，他們往往就不能正確地領(lǐng)會這些概念。因此對于比較形象化的物理概念，學(xué)生很容易參與到學(xué)習當中來，也很容易建構(gòu)起相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)。而高中學(xué)生到了高一學(xué)習時，年齡大了兩歲，他們的邏輯思維能力已經(jīng)得到了較高的發(fā)展，并且思維的辯證性、批判性和獨立性有了進一步的發(fā)展。高中生對比較復(fù)雜的問題一般能從理論上加以分析和概括，他們還能自覺要求自己把學(xué)到的理論知識用于實際，用理論去解釋具體現(xiàn)象和認識新事物。所以高中生的思維特性更具有抽象性和理論性。但是由于兒童心理的變化發(fā)展不是單純數(shù)量上的增加，而是一個不斷由量變到質(zhì)的過程。剛進入高中的學(xué)生雖然在年齡上已劃分為青年初期，其實在心理發(fā)展的程度上更接近于初中生。他們對于高中物理的難度高，較抽象的特點缺乏思想準備和心理接受能力，這樣在心理方面形成了壓力。
二、初中物理教材內(nèi)容比較簡單，知識容量小，難度小，與生活實際結(jié)合緊密。初中物理概念的建立一般從生活中某個場景引入，比較形象化，具體化，可視性很強，從大量的事例歸納總結(jié)得到一個結(jié)論或規(guī)律，從而來認識一些物理概念。但高中物理知識容量大，難度增大，較多的是利用邏輯推理，邏輯思維對客體，客觀現(xiàn)象進行概括、歸納，抽象出概念、規(guī)律，抓住主要因素，近似反映客觀規(guī)律。這些概念、規(guī)律不再是直接形象，有些甚至與我們的日常生活經(jīng)驗相“違背”。比如點電荷的引入，人走路時摩擦力與人運動方向相同，人推物體的推力并不比物體對人的推力大等等。高中物理實驗對瞬時量的記錄、測定方法、實驗數(shù)據(jù)處理分析的要求比初中上了一個很大的臺階。
三、結(jié)合學(xué)生和教材，初中物理老師和高中物理老師的教學(xué)內(nèi)容的不同，決定了他們采用不同的教學(xué)方式和思維方式來進行教學(xué)。初中物理教師一般會采用形象具體的教學(xué)方式，比如與生活實際結(jié)合的圖片、場景、實驗等幫助學(xué)生通過分析現(xiàn)象歸納總結(jié)，建立新的物理概念。所以初中物理教師采用的是形象化的方式來進行教學(xué)，這樣有利于學(xué)生同化并建構(gòu)自己的物理知識結(jié)構(gòu)。而高中的教學(xué)內(nèi)容決定了高中物理教師不可能像初中物理教師一樣采取形象化的方式進行教學(xué)，高中物理的知識內(nèi)容更難，更抽象，更注重邏輯推理，分析物理的運動過程中的能量轉(zhuǎn)化，運動狀態(tài)的變化，更注重的是動態(tài)過程的物理量的變化分析。相對于初中物理的表面性，更深入，難度更大。所以初中物理成績優(yōu)異的學(xué)生到了高中如果沒有很快的適應(yīng)高中物理教師的教學(xué)方式，很容易導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習上的困難。
1.2方法理論
鑒于以上原因，本文的理論基礎(chǔ)如下：
（1）建構(gòu)主義學(xué)習理論。建構(gòu)主義的知識觀認為學(xué)習科學(xué)知識是一個學(xué)習者主動積極構(gòu)建新知識的過程，每一種新概念的建立都包含了科學(xué)探索和運用科學(xué)的過程。建構(gòu)主義的學(xué)習觀認為學(xué)生都是在原有的基礎(chǔ)上進行學(xué)習的，原有的知識基礎(chǔ)會起到一定的同化、順應(yīng)、平衡化的作用。這些基礎(chǔ)知識即前科學(xué)概念，在前概念的作用下，科學(xué)的構(gòu)建新的概念。因此教師的主導(dǎo)作用、導(dǎo)向作用、組織者的作用非常重要。要求教師發(fā)揮“導(dǎo)向”的重要作用，調(diào)動學(xué)生的積極性，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，及時解決問題。所以學(xué)生的學(xué)習過程要誘導(dǎo)學(xué)生不斷建立新的目標，幫助學(xué)生清晰地認識到自己的目標，并形成自己的目標，再通過自己的努力達到目標。
第二章 初高中物理思維能力銜接的措施
本文就概念教學(xué)為例，以構(gòu)建主義學(xué)習理論為基礎(chǔ)來探討初高中物理思維能力銜接的研究。
2.1注意滲透相應(yīng)的物理學(xué)習方法
不管是初中還是高中的物理學(xué)習，都離不開新概念的形成，概念學(xué)習是學(xué)習物理的基礎(chǔ)。在學(xué)好物理概念的基礎(chǔ)上，學(xué)生才能進一步理解和學(xué)好物理定律和規(guī)律。例如如果學(xué)生沒有理解什么是功，那么就無法理解什么是功的原理，更不要說有用功、額外功、機械功和機械效率的學(xué)習了。所以科學(xué)的幫助學(xué)生建立新的物理概念至關(guān)重要。
而物理概念的建立和形成都依賴于科學(xué)的思維方法，教師在教學(xué)的過程中要注意滲透相應(yīng)的物理學(xué)習方法，例如：
�。�1）理想模型法。學(xué)好物理需要運用的是學(xué)生的抽象思維能力，建立合理的理想模型、理想化過程和理想實驗，有助于學(xué)生科學(xué)抽象思維的發(fā)展。例如初中在學(xué)習光現(xiàn)象時，引入了理想模型——光線，但是光線實際上是我們看不見的，只是為了方便研究光的特性以及相關(guān)的規(guī)律（光的傳播、光的反射定律、平面鏡成像、光的折射、凸透鏡成像等）而抽象出來的。磁現(xiàn)象中理想模型磁場、磁感線的建立，連通器原理中液片的建立等都需要學(xué)生運用抽象思維來建立新概念，學(xué)習新的規(guī)律。理想化過程初中階段涉及到的內(nèi)容也較多，例如：研究滑輪時很多情況下我們都不考慮滑輪與繩子之間的摩擦力，也不考慮繩子的重力，空氣阻力等因素的影響，來探討滑輪的特點，例如什么時候省一半的力或者滑輪組的機械效率。理想實驗初中階段也涉及到，例如：在探討真空不能傳聲的“真空鈴”實驗中，用抽氣機將玻璃鐘罩內(nèi)的空氣抽出形成真空。但是只能將罩內(nèi)的空氣逐漸變稀薄，不能抽到絕對的真空。在這里就是利用了“理想實驗法”，在實驗的基礎(chǔ)上，進行合理、科學(xué)的推理得出結(jié)論，建立“真空不能傳聲”這樣的一個概念。這種理想化的方法都需要學(xué)生利用抽象思維進行學(xué)習。高中物理中“質(zhì)點、點電荷、理想氣體、簡諧振動等概念”都需要這種科學(xué)的抽象思維方式來進行學(xué)習。
�。�2）轉(zhuǎn)化法：在實驗探究過程中，當實驗現(xiàn)象不明顯或不易于直接觀察到時，可采用“轉(zhuǎn)化法”將實驗現(xiàn)象放大，轉(zhuǎn)化為我們?nèi)菀字苯佑^察到的現(xiàn)象；將難以直接測量或測準的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測量或測準的物理量；將陌生、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡單的問題的思想方法叫轉(zhuǎn)化法。例如在初中物理“聲音是如何產(chǎn)生的?”教學(xué)中，要讓學(xué)生觀察發(fā)聲體在振動，就需要運用轉(zhuǎn)化法，將不明顯的發(fā)聲體的振動現(xiàn)象明顯化，可將發(fā)聲的音叉放到水中，會觀察到很明顯的水花。
這種思維方式讓學(xué)生學(xué)會換一個角度去思考問題，解決問題。也就是要學(xué)會從多個角度考慮問題。這種思維方式在初中物理中運用的比較多諸如：通過用微小壓強計中的水位高度差來反映壓強的大�。煌ㄟ^小燈泡亮度的比較來比較電阻的大小，是將不可見的電阻轉(zhuǎn)換為直觀的亮度來反映等。這種思維方法在高中物理中也運用的很廣泛，并且要求更高。高中物理要求學(xué)生學(xué)會轉(zhuǎn)化研究對象、研究變量、參考系等方法去考慮問題。逆水行舟途中，木桶掉入河中，桶入水后立即隨水流動。10分鐘后發(fā)現(xiàn)，馬上掉頭追趕，設(shè)掉頭后船對水的速率不變且掉頭所用時間不計，則追上木桶所用的時間是多少分鐘？
解析：此題以河岸為參照物求解相當麻煩。若選水為參照物，研究船相對水的運動可大為化簡。由題意，船往返相對水的速率不變。而木桶掉入水中相對水是靜止的，這樣往返距離相同，因而時間也相同，即追上木桶所用時間是10分鐘。
在研究物體運動過程中，選擇一個合適的參照物是十分重要的。在解題的時候，一般選擇地面或相對地靜止的物體作為參照物，幾乎形成了思維定勢。但在某些問題中，恰當?shù)倪x取參照物可以簡化問題，便于更直觀的分析和求解。
(3)類比法:是指根據(jù)學(xué)生已經(jīng)了解的事物的特征或?qū)傩匀フf明和比較新事物的特征，從而幫助學(xué)生建立新事物的概念。例如，初中物理中學(xué)習電壓，是用水壓來類比來進行的。抽水機→水壓→水流類比得到電源→電壓→電流，在這里就是運用類比法幫助學(xué)生建立電壓的概念。到了高中，同樣要求學(xué)生運用類比法去建立一些新的概念，比如電場類比于重力場，電勢差類比于高度差，電勢能類比于重力勢能�？梢娫诔踔泻透咧形锢碇�，類比也是物理教學(xué)中一種常用的方法。
在物理學(xué)習中需要運用的物理思維方法有很多，在此不在贅述。學(xué)生的思維是隨著年齡的增長而不斷變化的，在初中階段學(xué)生的思維在向抽象思維過渡，到了高中時需要教師降低難度，幫助學(xué)生成功地從初中過渡到高中，完成好初高中物理思維的銜接工作。
2.2采用直觀教學(xué)
物理本就是一門較為抽象的科學(xué)，如果要求具有形象思維的初中學(xué)生去思考非常抽象的物理問題，不太符合學(xué)生的認知規(guī)律，而且也會讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習上的阻力。所以可以采用直觀教學(xué)幫助學(xué)生將抽象的物理問題變得直觀形象便于學(xué)生接受，豐富學(xué)生的感性經(jīng)驗，激發(fā)學(xué)習興趣，從而使他們能夠正確理解抽象的物理知識，并使他們的觀察和思維能力得到培養(yǎng)、訓(xùn)練和發(fā)展。
2.2.1直觀教學(xué)的類型及應(yīng)用
直觀教學(xué)是以學(xué)生的心理特點為依據(jù)，采用的符合學(xué)生認知規(guī)律的一種形象直觀的教學(xué)方式，為了幫助學(xué)生掌握抽象的理論知識，發(fā)展學(xué)生的注意力、觀察力和抽象思維能力。直觀教學(xué)主要有三種類型：實物直觀（各種實物、標本、實驗、實習、參觀）、模像直觀（圖片、圖表、模型、幻燈片、錄音、錄像、教學(xué)電影等）、語言直觀。
在物理概念教學(xué)中，有些較為抽象的概念則需要直觀教學(xué)來幫助學(xué)生建立新的概念。例如在初中物理中，阻礙物體相對運動（或相對運動趨勢）的力叫做摩擦力。摩擦力的方向與物體相對運動（或相對運動趨勢）的方向相反。很多學(xué)生受到生活經(jīng)驗的影響，始終很難突破摩擦力也有可能成為動力，并且與物體的運動方向相同的觀點。這時我們只要采用形象直觀的教學(xué)手段，采用ppt播放用傳送帶運送貨物來分析貨物運動的動力及其方向，就很形象的能夠建立摩擦力的概念。
物理是一門實驗科學(xué)，也就是說物理的很多理論都是建立在實驗的基礎(chǔ)上的，沒有實驗我們也就無法檢驗一個物理理論是否是正確的。實驗法是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，使用一些儀器設(shè)備，通過一定的實驗計劃，進行具體的實驗操作來體驗和收集相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)，從而獲得相關(guān)知識的方法。這是物理學(xué)科中最常用的一種教學(xué)方法。又例如初中物理中較難的概念電磁感應(yīng)現(xiàn)象，學(xué)生在生活中缺乏相關(guān)的感性經(jīng)驗，要建立這個概念比較難，這時教師可以借助實驗來進行教學(xué)，然后再讓學(xué)生分組實驗，體驗和探究，通過觀察實驗科學(xué)的建立物理概念。又如在認識天平和學(xué)習天平的使用時就必須要借助實物，讓學(xué)生觀察天平的各個結(jié)構(gòu)，具體操作和使用實物天平，才能達到好的教學(xué)效果。物理之所以難是因為很多概念比較抽象，沒有具體的實際對象或相應(yīng)的實際情景。所以在物理教學(xué)中盡可能運用直觀教學(xué)幫助學(xué)生正確理解和建立抽象的物理概念。
2.3擴大關(guān)鍵特征
概念是指事物的基本屬性和基本特征，是一種簡單的表征形式。特征本身又是由更基本的成分組成，如知覺特征、功能特征、關(guān)系特征等。實驗研究和教學(xué)經(jīng)驗證明，概念的關(guān)鍵特征越明顯，學(xué)習越容易，無關(guān)特征越多、越明顯，學(xué)習越難。因此，在概念教學(xué)中，可以采用擴大有關(guān)特征（定義的特征）的方法，促進概念的學(xué)習。擴大關(guān)鍵特征可以采用實物、掛圖等手段，使關(guān)鍵特征明顯化，從而使獲得的概念精確化。例如，建立杠桿概念時，需要向?qū)W生用實物展示生活中所用到的不同類型的杠桿，如核桃夾、筷子、剪刀、羊角錘、扳手等，并讓學(xué)生使用它們，然后再用圖片展示出我們在使用這些杠桿時的情景，找出它們所存在的共同特點—也就是杠桿概念的基本特征：有力的作用、圍繞著固定點轉(zhuǎn)動、堅實的物體，從而建立杠桿的概念。又例如在學(xué)習聲音是怎樣產(chǎn)生時，可以在發(fā)聲的物體上放上小紙屑或是一杯水，通過觀察紙屑的振動或水的振動，從而可以發(fā)現(xiàn)振動的物體有聲音產(chǎn)生，不振動的物體沒有聲音產(chǎn)生，在這里也是采用擴大關(guān)鍵特征的方法幫助學(xué)生建立聲音是由物體的振動產(chǎn)生的。
2.4注意加強基礎(chǔ)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力
邏輯思維是借助于概念、判斷、推理等思維形式所進行的思考活動,是一種有條件、有步驟、有根據(jù)、漸進式的思維方式,是物理學(xué)科學(xué)生能力培養(yǎng)的核心。因此，在物理新課標教學(xué)中必須著力培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
如果被研究的對象在多個事例中只存在一個相同的情況，那么這個情況就是這個研究對象的原因。例如在事例1、2、3中，被研究的對象a分別與ABC、ADE、AFG各個因素有關(guān)，但在三種情況中都與一個共同的因素A有關(guān)，因此我們可以推出A與a有因果關(guān)系。在物理概念教學(xué)中，有很多運用這種邏輯思維來建立概念的情況，例如：機械運動：在做機械運動的物體都可以發(fā)現(xiàn)它們的位置有變化，所以可以得出機械運動是指物體的位置發(fā)生變化的概念。當然類似的概念還有很多：力、彈力、重力的方向、聲音產(chǎn)生的原因等。
又如在定性或定量討論兩個物理量之間的關(guān)系時，一般采用下例的邏輯思維:在事例1、2、3中，A1、B、C, A2、B、C, A3、B、C,三種不同的條件分別產(chǎn)生三種不同的結(jié)果a1、a2、a3，因此可以確定A1、A2、A3與a1、a2、a3之間的定量關(guān)系。例如不同質(zhì)量的物體用彈簧測力計測出它們在相同情況下的所受重力，計算出重力與質(zhì)量的比發(fā)現(xiàn)是一個定值，因此可以推出物體所受重力與物體的質(zhì)量有關(guān)，并且是成正比例關(guān)系的。諸如此類的概念教學(xué)還有很多，例如滑動摩擦力的影響因素，電流與電壓、電阻的關(guān)系，焦耳定律等都依賴這種邏輯思維。所以在物理概念教學(xué)中要幫助學(xué)生學(xué)會運用邏輯思維來進行分析推導(dǎo)，可以加深學(xué)生對一些較為抽象概念的理解。
當然本文只是作為初中物理教師從初中階段來說對與初高中物理思維銜接的一些看法，還需要初高中物理教師多多溝通交流，一起攜手共同面對和解決學(xué)生所遇到的問題，相信學(xué)生一定能順利的完成高中物理的過渡。
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