高中物理教學(xué)過程中學(xué)生讀圖能力的培養(yǎng)

◎ 鄭 茂

一、圖像在高中物理學(xué)科中的重要性

初中階段學(xué)生物理的學(xué)習(xí)主要是掌握一些基本的公式定理，且知識(shí)的應(yīng)用較為簡單。進(jìn)入高中階段，物理學(xué)科不再是記憶公式那么簡單，學(xué)生需要在掌握大量基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的靈活應(yīng)用。在解決題目的過程中，圖像是一個(gè)十分方便且有效的工具。一方面，學(xué)生學(xué)習(xí)到的文字性知識(shí)可以從圖像上直觀清楚地看到其變化的規(guī)律；另一方面，學(xué)生在解決實(shí)際的問題過程中，借助圖像可以實(shí)現(xiàn)問題簡單化和模型化，能夠在圖像上呈現(xiàn)實(shí)際物體的運(yùn)動(dòng)過程與運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)求解出其運(yùn)動(dòng)參數(shù)。也就是說，在高中物理的學(xué)習(xí)和教學(xué)過程中，不管是學(xué)生還是教師，都要緊密結(jié)合圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)與交流。對于學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)和理解物理知識(shí)點(diǎn)的過程中結(jié)合圖像，能夠快速地實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的深入理解與分析，在解決實(shí)際問題的過程中運(yùn)用圖像又能夠?qū)栴}的難度大大簡化。這對于學(xué)生物理知識(shí)的積累與解題能力的訓(xùn)練都有十分顯著的作用。對于教師而言，在教學(xué)過程中帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)如何將自己學(xué)習(xí)到的文字性知識(shí)對應(yīng)在圖像上，能夠讓學(xué)生真正深入理解每一個(gè)物理量，以及物理過程中的變化，知道電子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，了解物體的運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間的變化關(guān)系等等。這也是學(xué)生提升自己學(xué)科素養(yǎng)的關(guān)鍵一步，只有學(xué)生真正明白每一個(gè)物理量具有的深層含義，才能夠快速地將這些量對應(yīng)在圖像上，才能夠更多地從圖像上獲取自己所需的信息。

二、高中階段幫助學(xué)生培養(yǎng)讀圖能力的可行性措施

由前面的論述我們可以看出，在高中物理學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要結(jié)合圖像對每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入理解，在這個(gè)過程中積累讀圖的經(jīng)驗(yàn)和技巧，并能夠在解決實(shí)際問題的過程中巧妙地利用圖像把自己的問題簡化，這就是高中物理教師在教學(xué)過程中需要做到的。

1.新課教學(xué)過程中讓學(xué)生自己動(dòng)手畫圖

剛剛接觸高中物理學(xué)習(xí)的學(xué)生，讀圖識(shí)圖的能力較為薄弱，學(xué)生一般不能從教師所給的圖像上提取出有效信息。這時(shí)候，教師如果讓他們直接讀圖并不能達(dá)到很好的效果。在這一階段，教師可以讓學(xué)生自己動(dòng)手畫一些較為簡單的圖像，在這個(gè)過程中體會(huì)一個(gè)完整的趨勢圖需要具備哪些因素，自己在畫的過程中考慮到了哪些問題。例如在學(xué)習(xí)完運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本知識(shí)之后，教師就可以讓學(xué)生根據(jù)自己已有的數(shù)學(xué)知識(shí)嘗試把各個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系式的圖像畫出來。例如速度關(guān)系v=v0+at，首先需要確認(rèn)這個(gè)關(guān)系式的自變量和因變量是什么，這也對應(yīng)著圖像上的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)。顯然，這個(gè)公式中，自變量是t，也就是圖像上的橫坐標(biāo)，因變量是速度v，也就是縱坐標(biāo)。接著需要觀察這兩個(gè)變量之間的關(guān)系是不是我們曾經(jīng)接觸過的數(shù)學(xué)模型，這個(gè)公式很明顯屬于一次函數(shù)模型，在圖像上應(yīng)該是一條直線，這條直線的斜率是加速度a，截距是初速度v0。明確了圖像上的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之后，教師就可以讓學(xué)生將這些信息都畫在圖上，首先構(gòu)建坐標(biāo)系，結(jié)合找到截距的點(diǎn)，再根據(jù)加速度a的正負(fù)來判斷直線的走向。如果a大于零，那么直線就是向上，反之則直線向下。在構(gòu)建完這個(gè)簡單的運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像之后，教師可以讓學(xué)生根據(jù)自己剛才的經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)把速度位移圖像、位移時(shí)間圖像畫出來，在作圖的過程中也需要像剛才一樣，從辨別哪一個(gè)是自變量哪一個(gè)是因變量出發(fā)。

只有學(xué)生經(jīng)過這樣自己構(gòu)建圖像的過程，才能夠深入理解每一個(gè)物理量所代表的含義，以及在作圖過程中需要考慮到哪些信息。那么接下來在解題過程中，他們遇到類似的圖像，就能夠更加直接地知道應(yīng)該看圖像的哪一部分獲取自己所需的信息，例如從橫縱坐標(biāo)可以直接得知自變量因變量，從斜率的正負(fù)可以知道該物理的相關(guān)信息等等。

2.明確圖像上所代表物理量的含義

在嘗試構(gòu)建圖像之后，學(xué)生能夠基本了解在一個(gè)完整的圖像中所包含的部分有哪些，以及自己在讀取信息的過程中應(yīng)該主要從哪幾個(gè)方面入手。這時(shí)候，教師應(yīng)該讓學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)過程中多接觸一些物理學(xué)上常見的關(guān)系圖像，并學(xué)習(xí)怎樣在得到基本信息的基礎(chǔ)上來挖掘更加深層次的含義。例如運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系中，速度時(shí)間圖線與橫坐標(biāo)所圍成的面積代表的是物體在這一時(shí)間段內(nèi)的位移，該圖像位于x軸上還是下則表達(dá)了位移的方向是正方向還是負(fù)方向。受力分析圖中一些基本的力，如重力、彈力、摩擦力等等，還有在能量分析過程中傳送帶的問題，在求解物體在傳送帶上的相對位移的時(shí)候圖像是最為有利的工具，學(xué)生首先需要根據(jù)所給條件判斷出二者之間是否存在相對滑動(dòng)，以及滑動(dòng)的位移等等。這些都需要在平時(shí)的學(xué)習(xí)過程中，教師帶領(lǐng)學(xué)生明確每一個(gè)物理量的含義，學(xué)生才能夠在解決題目的時(shí)候明確每一個(gè)物理量在圖中對應(yīng)的點(diǎn)在哪里，才能更加靈活地加以運(yùn)用。在平時(shí)新課教學(xué)中，教師也依然要讓學(xué)生根據(jù)已有關(guān)系式多練習(xí)一些圖像的繪制，一步步發(fā)現(xiàn)并記憶一些基本的關(guān)系。

總之，在高中階段的物理教學(xué)過程中，不管是新課教學(xué)還是解答題目，教師都需要帶領(lǐng)學(xué)生靈活運(yùn)用圖像，深入分析圖像，在圖像上得到最為有利的信息，并幫助學(xué)生更加快速高效地解決物理問題。只有這樣，學(xué)生才算是真正學(xué)懂了物理，掌握了物理學(xué)科的精髓，提升了學(xué)科素養(yǎng)與綜合能力。