新課程視野下高中物理圖象教學(xué)再認(rèn)識

摘 要：新課程實施后，學(xué)生中存在三種圖象認(rèn)識模型，實踐表明，信息技術(shù)引入圖象教學(xué)有利于學(xué)生猜想畫圖，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出圖象教學(xué)不應(yīng)止于此，不僅僅包括預(yù)言，還應(yīng)當(dāng)包括預(yù)言被證實的過程，從而深化學(xué)生對科學(xué)探究本質(zhì)的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：高中物理；圖象教學(xué)；科學(xué)探究

一、問題提出

1.背景

隨著新課程改革的不斷推進(jìn)，聚焦的目光從課程逐步轉(zhuǎn)移到課堂，進(jìn)一步將會從聚焦課堂轉(zhuǎn)移到聚焦學(xué)生的發(fā)展。“高中新課程中物理圖象教學(xué)發(fā)生了哪些變化？”“新教材實施對學(xué)生圖象知識的建構(gòu)會產(chǎn)生怎樣的影響？”……帶著這樣的問題，筆者在用人教版高中物理教材組織教學(xué)后，布置了一道課后有關(guān)圖象的習(xí)題以便測試新課程實施后學(xué)生頭腦中對圖象的認(rèn)識水平，以期對今后圖象教學(xué)的改進(jìn)有所幫助。

2.原題

火車沿長直坡路向下行駛。開始時速度表上的讀數(shù)是54 km/h，以后每5 s讀取一次數(shù)據(jù)，見下表。

（1）、（2）略。

（3）作出表示列車速度與時間關(guān)系的曲線。這是一條什么曲線？

根據(jù)學(xué)生課后所做的作業(yè)情況統(tǒng)計，學(xué)生中所畫的圖線可歸納成以下三種類型。筆者暫且命名為Ⅰ折線型、Ⅱ平滑線型、Ⅲ判斷型。

Ⅰ.折線型

Ⅱ.平滑線型

Ⅲ.判斷型

3.初步分析

第Ⅰ類 折線型

此類型的學(xué)生認(rèn)為，用折線連接各數(shù)據(jù)點(diǎn)，就能找出所給數(shù)據(jù)背后的規(guī)律。對于簡單情形或許可以這樣粗略地做，或者初學(xué)者可以這樣。但圖象教學(xué)絕不能止于此。實踐表明，甚至部分高三學(xué)生最終還有停留在這樣的認(rèn)識水平上。

第Ⅱ類 平滑線型

這部分學(xué)生頭腦中已經(jīng)接受了這樣的思想，事物的變化通常是連續(xù)的，各數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)該用平滑曲線連接。與折線型學(xué)生相比，這部分學(xué)生的認(rèn)識更符合事物變化的實際。但問題是規(guī)律的發(fā)現(xiàn)真的如此簡單：描描點(diǎn)連連線？

第Ⅲ類 判斷型

這部分學(xué)生在描出各數(shù)據(jù)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真觀察各數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布特點(diǎn)，依據(jù)個人的經(jīng)驗進(jìn)行一定的判斷，進(jìn)而提出大膽猜想，畫出最可能的圖線，最終找出數(shù)據(jù)背后的運(yùn)動規(guī)律。這正是新課程高中物理大力提倡的圖象教學(xué)。

二、思考及啟示

1.高中新課程中圖象教學(xué)為何如此改動

在描點(diǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行觀察，然后提出猜想，最后畫出可能的曲線。這是一個值得一線教師認(rèn)真揣摩的事，只有正確理解編者的意圖，才能真正有效地實施新課程。新課程與以往課程相比，尤其是科學(xué)課程，更加注重科學(xué)探究，注重科學(xué)探究精神的滲透。倘若從此理念出發(fā)，就不難理解編者這樣安排的良苦用意了。在畫圖找規(guī)律的過程中，涉及學(xué)生觀察、猜想，大膽發(fā)表見解。這些正是科學(xué)探究中所隱含的元素，尤其是假說、猜想這一核心要素。國內(nèi)學(xué)者羅星凱教授領(lǐng)導(dǎo)的小組通過研究也得出，假說的提出在科學(xué)探究和學(xué)生探究式學(xué)習(xí)中處于核心地位。圖象教學(xué)可以實現(xiàn)科學(xué)探究中假設(shè)和猜想這一核心要素的教學(xué)滲透。

2.通過新課程高中物理圖象的教學(xué)實施，學(xué)生中形成三種典型的圖象認(rèn)識模型，Ⅰ折線型、Ⅱ平滑線型、Ⅲ判斷型

教師的任務(wù)是如何有效地將更多學(xué)生由Ⅰ、Ⅱ型轉(zhuǎn)變成Ⅲ型。實踐表明，傳統(tǒng)的圖象教學(xué)對于物理學(xué)習(xí)能力中下等水平的學(xué)生影響比較有限，必須想出更有效的方法才能促進(jìn)學(xué)生形成Ⅲ型認(rèn)識水平，這也是新教材對圖象教學(xué)提出的更高要求。

三、再實踐

1.實踐表明，信息技術(shù)能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理圖象

筆者將數(shù)據(jù)處理軟件WPS引薦給學(xué)生，借助于WPS一步一步引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷數(shù)據(jù)的處理，規(guī)律地得出完整的數(shù)據(jù)處理過程。尤其是軟件中“添加趨勢線”對話框，里面有一個“類型”標(biāo)簽，提供了幾種可選擇的函數(shù)，如圖1，更有助于學(xué)生接下來的猜想。筆者在所任教的高一年級三個班（1）、（2）、（3）班中曾做過此實驗，其中（2）班作為對照班，（1）、（3）班作為實驗班，在（1）、（3）兩個班筆者引入書中“做一做”。筆者根據(jù)學(xué)生課后作業(yè)的結(jié)果統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，（1）、（3）班的學(xué)生能夠確定火車的速度與時間呈線性關(guān)系的約占各自班級總?cè)藬?shù)的70%左右，而對照班（2）班正確率僅為40%左右，如圖2。由此可見，信息技術(shù)引入圖象教學(xué)，能夠有力地促進(jìn)學(xué)生的圖象學(xué)習(xí)，從而改善了傳統(tǒng)圖象教學(xué)。因此建議將此部分內(nèi)容調(diào)整為正文部分，有助于促進(jìn)學(xué)生的圖象學(xué)習(xí)；或者教者在處理此處教材時，建議這樣去處理，而非作為拓展性內(nèi)容處理。

2.筆者還認(rèn)為，圖象教學(xué)不應(yīng)當(dāng)止于此，還應(yīng)當(dāng)包括進(jìn)一步的論證

從物理學(xué)發(fā)展史中也能尋覓到這樣的蹤跡。大科學(xué)家牛頓通過太陽和行星之間的相互作用的分析，發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，預(yù)言地面物體所受到地球的引力，月球所受地球的引力，與太陽和行星間的引力一樣。后來通過“月—地檢驗”才予以證實，從而確立了萬有引力定律。物理學(xué)家麥克斯韋總結(jié)出電磁場理論，提出電磁波的預(yù)言，后來被德國物理學(xué)家赫茲證實，才最終確立了電磁場理論。基于以上認(rèn)識，筆者建議在學(xué)生得出結(jié)論的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)言，預(yù)測下面某個時刻的速度；再在被處理的紙帶上找出此時刻點(diǎn)計算出其速度，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)驚人的一致。一方面讓學(xué)生體驗了結(jié)論的神奇、理論的力量，從而激發(fā)對科學(xué)的好奇心；另一方面也進(jìn)一步豐富了學(xué)生對科學(xué)探究的認(rèn)識。

參考文獻(xiàn)：

羅星凱，李萍昌.探究式學(xué)習(xí)：含義、特征和核心要素[J].教育研究，2001（12）.

（作者單位 江蘇省東臺市時堰中學(xué)）

編輯 劉俊婷