利用課堂教學(xué)實(shí)踐初高中物理銜接

呂聲康

摘 要：高中學(xué)生對物理懷有濃厚的興趣，但高中物理較之初中物理在難度和廣度上提高了許多，學(xué)生不易接受，容易喪失對物學(xué)習(xí)理的興趣。本文從課堂實(shí)際教學(xué)片段出發(fā)，結(jié)合高中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)及興趣點(diǎn)，從思想方法和實(shí)驗(yàn)儀器兩個方面探討初高中物理教學(xué)銜接問題。

關(guān)鍵詞：高中物理；課堂教學(xué)；初高中銜接

引言

高一學(xué)生普遍認(rèn)為高中物理難學(xué)，其根本原因在于高中物理較之初中物理，無論在知識內(nèi)容上，還是在學(xué)習(xí)、思維方式上都存在較大的跨度，初中物理研究的現(xiàn)象直觀，重在定性研究；而高中物理研究的問題抽象復(fù)雜，重在邏輯思維。因此，高中物理教師面臨的問題，便是如何讓高一新生能較好跨過初高中物理間的門檻，激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣。本文結(jié)合課堂實(shí)例，擬從思想方法和實(shí)驗(yàn)儀器兩個方面談?wù)劰P者在初高中物理銜接教學(xué)中的一些體會。

1 思想方法的銜接

學(xué)習(xí)物理，首要講究方式方法。物理學(xué)的研究方法，即人們?yōu)榱送瓿裳芯康娜蝿?wù)，達(dá)到預(yù)期的目的，所采取的各種手段和進(jìn)行的步驟 [1 ]?？茖W(xué)的研究方法隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步也在逐步發(fā)展，物理作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，在其自身的發(fā)展中就包含著許多精彩的科學(xué)方法和思維方法。

高中的物理學(xué)習(xí)較之初中，更注重對邏輯思維、抽象思維和物理方法的培養(yǎng)。初中物理在思想方法方面雖說有一定的介紹，學(xué)生對此也有一定的認(rèn)識，但剛進(jìn)入高中的學(xué)生往往對物理思想方法缺乏重視，因此在物理課堂上有必要對其中重要的部分加以強(qiáng)調(diào)。

1.1 課堂片段：“小盒子”實(shí)驗(yàn)

所謂“小盒子”實(shí)驗(yàn)，是筆者在《緒論》課中用以介紹物理學(xué)家們?nèi)绾窝芯繂栴}而演示的一個實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)如圖1所示，即一空盒子四邊有四個線頭a、b、c、d。該實(shí)驗(yàn)演示現(xiàn)象為：拉線頭b，由圖1-1變?yōu)閳D1-2；拉線頭c，由圖1-2變?yōu)閳D1-3；再拉線頭d，由圖1-3變?yōu)閳D1-4。由此提出問題：你能猜想出盒子內(nèi)部繩子的結(jié)構(gòu)嗎？

在這里，筆者感興趣的不是學(xué)生所提出的盒子內(nèi)部繩子的結(jié)構(gòu)，而是學(xué)生提出的其它問題，比如，“老師，你能打開盒子給我們看看嗎？”、“老師，你能再給我們做些其它的演示嗎？”……對于想打開盒子看的學(xué)生，教師告訴他們：科學(xué)家研究的問題往往都沒有現(xiàn)成的結(jié)果，也觀察不到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，比如要研究原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，你能打開原子來看看里面是什么結(jié)構(gòu)嗎？如果不能，那你只能通過觀察原子的一些表現(xiàn)來推測它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；對于想讓老師再繼續(xù)其它實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，老師對其提出表揚(yáng)，但要他們自行提出還想觀察哪些現(xiàn)象。

這個實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格來說并非是物理實(shí)驗(yàn)，它更接近于是一個魔術(shù)，但從這個蹩腳的魔術(shù)中激發(fā)了學(xué)生探索未知世界的熱情，也展示了現(xiàn)今科學(xué)家們研究問題的過程，即觀察→提出猜想→觀察驗(yàn)證，在新高一的課堂中學(xué)生極其歡迎“小盒子”實(shí)驗(yàn)，這個非物理類的實(shí)驗(yàn)，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情和興趣、鼓勵學(xué)生展開想象的翅膀，也讓學(xué)生體會到在高中物理的學(xué)習(xí)中重在思考。筆者認(rèn)為，上述這類實(shí)驗(yàn)在銜接教學(xué)中起到了非常好的效果。

1.2 課堂片段：高一“質(zhì)點(diǎn)”概念的教學(xué)

質(zhì)點(diǎn)是高一學(xué)生接觸到的第一個物理模型，其中所運(yùn)用的“抓住主要因素，忽略次要因素”的思維方法在后續(xù)的學(xué)習(xí)中屢見不鮮，因此，讓學(xué)生更好地理解質(zhì)點(diǎn)模型的建立過程至關(guān)重要。面對剛接觸到高中物理的高一新生們，這顯然是相當(dāng)有難度。在高一教學(xué)中，筆者嘗試從例題中啟發(fā)學(xué)生思考，收效甚佳。例題如下：已知上海到北京的距離為1080km，現(xiàn)有一列長度為500m的火車以120km/h的速度行駛，問（1）該火車從上海到北京需要多少時間？（2）若火車在途中經(jīng)過一個1000m長的隧道，該火車經(jīng)過該隧道要多少時間？

對這兩個問題的解答，學(xué)生毫無意外的（1）問都回答是9h，（2）問是45s。教師繼續(xù)問為什么在（1）問的計算中火車的長度是忽略的，而在（2）問中卻要考慮火車長度時，學(xué)生們都開始思考這個問題，在面對1080km距離時，學(xué)生習(xí)慣性地忽略了短短的500m，而面對1000m的距離時，學(xué)生們習(xí)慣性地重視500m的火車長度。這是他們經(jīng)常用的處理手段，但對這種處理手段深處蘊(yùn)含的思想方法，還缺乏認(rèn)識和思考。以此為例子，引導(dǎo)學(xué)生理解質(zhì)點(diǎn)模型的構(gòu)建原則，讓學(xué)生對物理中的思想方法有了初步的認(rèn)識。

1.3 課堂片段：“曹沖稱象”故事引入“力的合成”

《力的合成》是高中階段一節(jié)非常重要的章節(jié)，正是通過對力的合成的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生明確矢量運(yùn)算的法則，為后續(xù)學(xué)習(xí)《運(yùn)動的分解與合成》打下基礎(chǔ)?！傲Φ暮铣伞弊钪饕乃枷氡闶恰暗刃А保∧鞘裁词堑刃г砟?？

不少教師在本節(jié)課中采用“曹沖稱象”的故事作為課堂的引入，筆者也認(rèn)為這是不錯的選擇。這個故事在國內(nèi)可以說是家喻戶曉，但這個故事會讓不少學(xué)生有曲解：曹沖是利用“二力平衡”來測量大象的重量。真的如此嗎？為解決這個問題，教師必須對曹沖稱象故事的時代做必要的說明，曹沖生活的年代大約是公元200年，那時阿基米德原理已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約500年，但當(dāng)時并未傳入中國，因此曹沖不可能是利用漂浮在水面上的物體的重力等于水對物體的浮力這一物理原理來測量大象的重量，他所用的方法應(yīng)是“等效替換法”，即用許多石頭代替大象，在船舷上刻劃記號，讓大象與石頭產(chǎn)生等量的效果，再一次次測量石頭的重量，將大重量轉(zhuǎn)化為小重量，分而治之，由此得到大象的重量。

對曹沖稱象故事的時代做說明，不僅僅是讓學(xué)生明白“等效原理”的應(yīng)用，同時還展示了如何測量“大”（比如如何測量地球赤道的周長等），更進(jìn)一步，還啟示我們?nèi)绾螠y量“不規(guī)則”（比如如何測量我國的國土面積等）。從一個學(xué)生熟悉的故事引入，對其中的思想方法進(jìn)行深入剖析，不但能激發(fā)學(xué)生的興趣，同時能引發(fā)學(xué)生對物理思想方法的思考，這在初高中銜接教學(xué)上有著很好的效果。

2 實(shí)驗(yàn)儀器的銜接

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，為了達(dá)到研究目的，物理學(xué)中需利用一定的儀器、設(shè)備等手段，人為創(chuàng)造或控制一定的環(huán)境條件，主動控制或干涉研究對象，舍棄或排除次要因素和無關(guān)因素的影響，選取或突出主要因素，以期得到或驗(yàn)證一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 [1 ]。

高中物理實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)是儀器。不少學(xué)生對實(shí)驗(yàn)覺得無所適從，究其原因便在于對儀器本身缺乏了解。高中物理課堂上使用的儀器很多，但教材卻很少對實(shí)驗(yàn)儀器的原理和構(gòu)造進(jìn)行說明，這不能不說是教材的一個缺陷。以下教學(xué)片段是筆者的課堂實(shí)踐，將實(shí)驗(yàn)中使用到的儀器或生活中常見的工具的原理做詳細(xì)的介紹，筆者發(fā)現(xiàn)這樣的教學(xué)方法在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)探索精神上有超乎想象的積極作用。

課堂片段：電磁打點(diǎn)計時器記錄運(yùn)動的位置和對應(yīng)時刻

在研究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，很多高一新生面對打點(diǎn)計時器打出的紙帶時感覺無所適從，他們中有大部分都不能理解紙帶上這些點(diǎn)怎么就能反映小車的運(yùn)動情況呢？究其原因，最主要的是學(xué)生對研究直線運(yùn)動的儀器和手段的發(fā)展缺乏認(rèn)識，課本上雖對此有所介紹，但不夠系統(tǒng)，某些方面也不夠詳細(xì)。以打點(diǎn)計時器的發(fā)展為例，課本基本沒有做介紹，這對學(xué)生理解探究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)造成了障礙。以下是筆者高一教學(xué)的一個片段：

問：研究直線運(yùn)動，需測量哪些物理量？

答：因測量速度難度較大，一般測量質(zhì)點(diǎn)不同時刻所在的位置。

問：如何測量直線運(yùn)動的物體在不同時刻所對應(yīng)的位置？

教師介紹測量方法的發(fā)展。

A.伽利略時期，計時儀器還很簡陋，常用滴水法或脈搏計時，實(shí)驗(yàn)時一人計時，一人記錄物體的位置，這樣同步性很差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差太大。

B.后期進(jìn)一步改進(jìn)，將滴水計時整合到小車上，實(shí)驗(yàn)操作更方便，同時誤差也相對減小。但由于滴水裝置本身也在運(yùn)動，水滴滴在斜面上形成的水斑不規(guī)則，記錄小車位置不夠準(zhǔn)確。

C.進(jìn)一步改進(jìn)，讓滴水裝置靜止不動，小車后面連接一布條或紙帶，滴水裝置在布條或紙帶上形成的水斑即能反映出小車不同時間段的位移。但滴水裝置的時間間隔較長，時間間隔也不易保持某一穩(wěn)定值，進(jìn)一步改進(jìn)后便得到打點(diǎn)計時器。

通過這段的講解，再配合上一些動畫演示，學(xué)生基本上對紙帶上打出的點(diǎn)所表達(dá)的物理含義有較深的理解，懂得如何應(yīng)用打點(diǎn)計時器來研究運(yùn)動，但對打點(diǎn)計時器的構(gòu)造和原理仍不甚理解，這和課程安排的學(xué)習(xí)順序有關(guān)，筆者的建議是在高二《簡諧運(yùn)動》中以打點(diǎn)計時器作為例子，分析受迫振動的實(shí)際應(yīng)用，這既強(qiáng)化了儀器的理解，同時強(qiáng)化知識的應(yīng)用，效果是不錯的。

高一的學(xué)生并非理解能力弱，只是較少接觸到自然科學(xué)發(fā)展史，特別是思想史。課堂教學(xué)中結(jié)合思維發(fā)展歷史的介紹，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，又能讓學(xué)生更好地理解，是一種良好的教學(xué)形式。

綜上所言，在新高一的教學(xué)中，教師應(yīng)采取多種手段，在學(xué)習(xí)習(xí)慣、概念講解、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)儀器等各方面為學(xué)生創(chuàng)造適當(dāng)?shù)那榫埃尭咭粚W(xué)生能更好地進(jìn)入精彩的高中物理學(xué)習(xí)。同時，初高中的銜接并非是高一年段需關(guān)注的問題，即使到了高二，學(xué)生依然面臨著與初中所學(xué)知識的銜接問題。路是長遠(yuǎn)的，探索是無限的，有效的教學(xué)方法和教學(xué)方式定能讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)的道路上走得更遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳奮策.基礎(chǔ)物理學(xué)中的科學(xué)方法[M].福州：福建教育出版社，1998.