物理教学中如何培养学生的动态思维能力

摘 要: 初中物理教师培养学生的动态思维可以有多种方法,如设计“关键帧”,巧妙将静态思维串联,激活动态思维;描述多变的物理情境,促进静态思维向动态思维的转化;借助现代教学媒体模拟动态情境,激发动态思维;运用实验手段,再现动态情境;帮助学生提炼变量与不变量之间关系,让学生能举一反三。

关键词: 初中物理教学 动态思维能力 培养策略

一、问题的提出

初中物理教师都有这样的教学经历:学生遇到静态的问题情境大多能较快地分析事物或相关量之间的关系,但若考查事物的运动轨迹、发展方向、连续变化时各个量之间的关联,学生就有畏难情绪,觉得无从下手或找不到好的解决方法。这是因为初中生的思维能力还有不足之处,也可称之为“思维短板”。这块短板就是初中生的动态思维能力,需要培养和加强。

二、何谓动态思维能力

动态思维是一种运动的、调整性的、不断优化的思维活动。它的根本特点是根据不断变化的环境、条件来改变自己的思维程序、思维方向,对事物进行调整、控制,从而达到优化思维目标。在物理教学中积极开展学生动态思维能力培养的研究讨论,能很好地促进这一教育目标的落实。动态思维能力是学生处理动态物理问题时,把握情境实质、提炼物体模型,并灵活运用其它知识解决问题的能力,是学生思维发展水平和良好思维品质的重要体现。

三、动态思维的一般模式与培养策略

动态思维的一般模式是:首先不断输入新信息,并根据新信息进行分析、比较,依据变化了的情况形成新的思维目标、思维方法,确定新的方案、对策,建立起新的物理模型,然后输出经过改造了的信息,对物理过程、状态、情境实施新的方案,再把实施新方案的情况、信息反馈回来,再次进行分析、调整。在一次又一次的思维运动过程中,不断缩小思维的目标差,从而对事物的变化作出准确判断,揭示出物理过程中蕴含的规律,探索出解决问题的有效方法。在物理教学中我们可以根据动态思维的特点,通过以下各种途径培养学生的动态思维创新能力。

培养动态思维的主要策略是:始终以研究对象的具体变化作为问题分析和讨论的立足点。转换、构建研究对象是物理问题发展和变化的载体,是物理问题和物理规律应用的契合点。物理问题的动态发展,包括研究对象的转换、工作条件的改变,都是围绕一定的研究对象展开的。如在探究电流跟电压的关系时,必须明确研究对象是一定值电阻还是某两点间的电压,这样才能比较顺畅而正确地得出结论。对于具体的实际问题,研究对象不够明确,还要注意研究模型的抽象,如把扳手、电工钳等抽象成杠杆等。

四、培养学生动态思维能力的方法

1.设计“关键帧”,巧妙将静态思维串联,激活动态思维。

学过Flas制作的人都知道,为了让一个运动过程得以展现,除了起始和结束帧,还必须插入关键帧。同样,为了解决初中物理教学中对变化规律的全面认识,我们也应该从物理情境的初始位置,在“初始”和“终了”状态之间引导学生探索这个变化情境中的某一个关键点、转折点、特殊点的情况。

举一些例子加以说明,如为了让学生更深刻地理解杠杆原理,一般有这样的例题:用图1所示的杠杆提升重物,设作用在A端的力F始终竖直向下,在将重物慢慢提升到一定高度的过程中,F的大小将如何变化。学生感觉这个问题的主要难点是连续性的过程想象不出来。如何突破这个难点?一般做法就是再画一个关键的静态画面,即画一个杠杆到达水平位置平衡的画面,然后比较起始状态、中间状态中哪些物理量不变,哪些在改变,如何改变的。接下来再将这中间状态与最后状态比较就能找到动力F大小如何变化的过程。从这一例题中,我插入关键帧(即杠杆在水平位置的画面)。让学生对杠杆动态平衡有了更感性的认识,而且较好地以“静”串“动”,优化了学生的思维过程。再如研究水平方向力与运动关系时,多数学生只会关注于某一个条件的变化,导致分析问题出错。有这样的例题:一个物体在水平地面上做匀速直线运动,它受到水平向右10N的拉力作用,则受到地面的摩擦力为多大?若水平拉力方向不变,大小变为15N时,摩擦力多大?学生在解题时想当然地认为第二问是15N,要让学生走出认识误区,我们就得指导学生去画物体“初始状态”受力示意图,再画中间变化条件后的受力分析图,这就是添加了“关键帧”,有了此“关键帧”,学生自然能推理得出此后物体将做变速运动,由此也了自己原先的错误经验。

2.描述多变的物理情境,促进静态思维向动态思维的转化。

对于有些物理问题,在无需画关键图片的情况下,我们可以通过语言描述来激发学生的想象。例如:烧杯中盛有一定量的水,一只鸡蛋沉在杯底,现逐渐向杯中加盐并搅拌均匀,直至鸡蛋能漂浮于水面,问鸡蛋在此过程中受到的浮力如何变化?学生会通过语言描述,想象到刚开始鸡蛋还在液体中,未露出液面,但液体密度变大,故浮力在变大;但露出液面后属于漂浮,浮力等于鸡蛋重力,就不再变大。

3.借助现代教学媒体模拟动态情境激发动态思维。

学生不太容易掌握好凸透镜的成像规律,更觉得物体相对于凸透镜移动后,成像的特点就难以描述了。此时要解决这一难题,我们应该把“凸透镜成像规律”的动画加以展现,通过观看动画,学生的大脑中会受到强烈的视觉冲击,能很好地建立物像之间的变化规律。另外,研究电磁继电器的工作原理,由于电路分成控制电路和工作电路,而且电路器件较多,如果由老师演示电磁继电器的作用,一是可见度低,二是其工作过程的时间短,学生难以体会,教学效果就不理想。若在演示的基础上,播放动画,展现继电器的动作过程,学生很容易理解,并能留下深刻印象。当老师变换了物理情境,学生也能顺溜地说出电磁继电器的工作原理。这就说明这种培养方式见效了。

4.运用实验手段,再现动态情境。

在电学中,使用滑动变阻器,对培养学生的动态思维的作用很大。教师可以将变阻器与定值电阻、电流表串联,将电压表与电阻并联,通过调节变阻器的阻值,让电路中部分用电器的电压、电流发生变化。由于实验很容易完成,所以我们就采用学生分组实验的办法,让学生自己调节、观察、感悟、体验各个电学物理量的变化情况,使学生增强了动态思维的能力。

动态思维的培养有多种方法,但无论哪种方法,归根结底是提高学生分析问题、解决问题的能力,提高他们的思维水平,为学生学习能力的提升铺平道路。

参考文献:

[1]德惠实验中学宋兆吉.在物理教学中培养动态思维能力.来源于网络.

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