新思維具象法在物理教學(xué)中的運用

張亮

摘要：新思維具象法是我國福建師范大學(xué)首次提出的新概念，具體是指知識與思維的可視化，能有效將學(xué)生的物理知識與思維邏輯進(jìn)行融合，從而培養(yǎng)學(xué)生的直觀、形象的知識體系，符合高中物理學(xué)科的特點。本文對新思維具象法在高中物理課堂教學(xué)中的運用進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：新思維具象法;高中物理;課堂教學(xué);運用

在傳統(tǒng)的圖示方法中，主要以知識整合為主，缺少知識本身的邏輯關(guān)聯(lián)，因此使得高中物理課堂教學(xué)缺乏生動性，而新思維具象法則是能夠?qū)⑦@種知識邏輯通過擬人化擬物化的圖形將其表現(xiàn)出來，使得物理知識的理解難度降低，從而有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

揭示物理問題實質(zhì)

新思維具象法是能夠幫助學(xué)生根據(jù)已知經(jīng)驗的事實來假設(shè)某種變化，而這種假設(shè)方式可以是猜測的、跳躍的或者搜索的，學(xué)生根據(jù)連續(xù)變化原理使得變化過程逐漸變得具體，從而快速的揭示物理問題的本質(zhì)或主要因素，進(jìn)而掌握到物理問題的實質(zhì)，這種方法能夠解決學(xué)生只重物理公式卻講不清其中道理的弊端。例如，如果有兩個高度和長度都相同，唯獨形狀不同的光滑斜面，將其分為甲、乙，現(xiàn)在將兩個一模一樣的小球在同一時間從甲、乙斜面的頂端釋放，不計算拐角處的能量損失，那么哪個球能夠率先抵達(dá)底端？在這一問題中，教師可以先將斜面長和高分別設(shè)為l和h，假設(shè)夾角從90°連續(xù)變化到180°，甲斜面是乙斜面180°的一個極限值，那么就能夠從斜面的另一個90°極限值來計算。再如，在順?biāo)校喆暮叫兴俣纫仍陟o止水中行駛的速度快，在逆水中，輪船的航行速度要比在靜止水中行駛的速度慢，如果輪船要從甲乙兩點往返一次，那么航行速度是動水中快還是靜水中快？在這一問題中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將思維具象化，如果輪船行駛的速度比水流速度稍微大一點，那么輪船在逆水中航行就會很慢，導(dǎo)致往返的時間長;而輪船的速度如果非常接近水流速度，那么輪船的往返速度則較快。

理順物理知識邏輯

具象圖形的繪制其主要的教學(xué)手段便是讓學(xué)生淺顯的知識結(jié)構(gòu)得到具象化圖形的補充，使得學(xué)生能夠?qū)⒊橄笫挛锱c直觀思維緊密的聯(lián)系起來，使得兩者都能夠得到充分的體現(xiàn)。所以，在高中物理教學(xué)課堂中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生將物理知識的各種邏輯關(guān)系理順，進(jìn)行初步的結(jié)構(gòu)脈絡(luò)整理后，利用新思維具象法進(jìn)行繪圖，使得圖形能夠形象地描繪出來。例如，在教科版高中物理必修課《萬有引力定律天體運動》中，教師首先確定教學(xué)目標(biāo)，那就是利用新思維具象法來提升學(xué)生的思維邏輯性和知識系統(tǒng)性。天體運動是萬有引力定律以及勻速圓周運動的應(yīng)用實例，所以在天體運動問題分析過程中，學(xué)生的思維邏輯容易出現(xiàn)混淆，使得天體運動計算中出現(xiàn)與萬有引力定律公式、勻速圓周運動公式混用的現(xiàn)象，這是模型不清所導(dǎo)致的。為了能夠幫助學(xué)生解決這個問題，使得學(xué)生能夠?qū)⑦@幾個知識點的模塊概念理順清楚，教師便可以引導(dǎo)學(xué)生繪制新思維具象圖。在這之前，教師先對學(xué)生的實際情況進(jìn)行了解，掌握學(xué)生容易混淆的知識點或問題所在，比如有的學(xué)生因為天體涉及的公式太多，自己在解答時不知道怎么挑選合適的公式;有的學(xué)生不知道人造地球衛(wèi)星公式里的“r”是具體代入計算題目中的哪個數(shù)值，容易產(chǎn)生混淆等。在了解這些問題之后，最好的解決方法就是讓學(xué)生對天體運動中的知識內(nèi)涵有深刻的理解，在掌握天體運動之間的運動特點后自然而然就能夠進(jìn)行直觀的區(qū)分。在高中物理教學(xué)中，學(xué)生能夠?qū)嶋H應(yīng)用到的天體運動公式有兩個，分別為F萬=mg和F萬=F向，F(xiàn)萬=mg是物體在中心天體表面運動，F(xiàn)萬=F向是環(huán)繞天體中心天體運動。雖然實際應(yīng)用的公式只有兩個，然而涉及到的問題卻非常廣泛，包括萬有引力與重力的關(guān)系、開普勒三大定律、天體質(zhì)量與密度的估算、衛(wèi)星變軌問題等。為了能夠幫助學(xué)生理清這之間的關(guān)系，教師可以啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維具象繪圖，通過“飛船”的樣子來對整個知識進(jìn)行具象化的展開，使學(xué)生在想象中完整思維圖。首先，萬有引力定律的出現(xiàn)，使得“日心說”與“地心說”爭執(zhí)了數(shù)百年，同時開普勒通過第谷用自制天文望遠(yuǎn)鏡觀察到的數(shù)據(jù)得出了開普勒三大定律，之后由牛頓總結(jié)這三大定律提出了萬有引力定律，開普勒和牛頓提出的物理定律使得萬有引力與航天的進(jìn)程得到了發(fā)展，所以教師可以將這兩個物理學(xué)史當(dāng)成學(xué)生思維“飛船”的推進(jìn)器，將開普勒三大定律和萬有定律作為思維“飛船”的指引方向，因此，學(xué)生能夠清晰的認(rèn)知到，研究天體運動計算的必用公式為F萬=F向、黃金代換公式GM=gR^2，這兩個是“飛船”飛行過程中必不可少的基礎(chǔ)所在。同理，之后的天體運動計算也可以用這種新思維具象法來進(jìn)行，使學(xué)生能夠在描繪具象圖的過程中將知識的框架進(jìn)行整理和歸納，有效培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和集中思維。

結(jié)束語

不管是新課還是復(fù)習(xí)課，教師都可以將新思維具象圖應(yīng)用進(jìn)來，形象流暢的知識結(jié)構(gòu)和知識脈絡(luò)會使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，更容易清晰明了的掌握抽象的高中物理概念，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維與創(chuàng)造思維。

參考文獻(xiàn)

毛嚇梅.淺談新思維具象法在高中物理課堂教學(xué)中的嘗試[J].中學(xué)理科園地，2019（04）.

（作者單位：江蘇省揚州市江都區(qū)邵伯高級中學(xué)）