高中物理教學中“微元法”教學策略初探

【摘要】微元法是一種基于物理學的研究方法，它將大物體分解為無窮小的微元，通過對每個微元的分析和推導(dǎo)，最終得出整個物體的性質(zhì)和規(guī)律.在教學中，微元法需要學生具備一定的數(shù)學基礎(chǔ)和邏輯思維能力.它不僅是簡單地應(yīng)用公式和計算，更要求學生能夠從微觀角度分析問題，理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律.本文對高中物理教學中的“微元法”教學特點進行初步探討，旨在提出有效的教學策略.

【關(guān)鍵詞】微元法；高中物理；教學策略

在高中物理教學中，“微元法”被認為是一種至關(guān)重要的教學方法，它展示了獨特的教學風格，具有較強的系統(tǒng)性和整體性，旨在培養(yǎng)學生的綜合思維能力和解決實際問題的能力.但在實際教學中，許多教師尚未意識到如何利用微元法本身所具有的優(yōu)勢以及如何針對微元法本身的特點制定科學的教學策略.本文將著重分析微元法教學的特點，并提出一些有效的教學策略，期望對高中物理教學的改進和優(yōu)化有所幫助.

1 高中物理微元法的教學特點

1.1 系統(tǒng)性

所謂系統(tǒng)性特點，是指系統(tǒng)內(nèi)部各個組成部分相互聯(lián)系和相互作用的特性.對于高中物理教學來說，“微元法”作為一種重要的教學方法和學習手段，也同樣具有獨特的系統(tǒng)性.“微元法”是以微小的局部為研究對象，將復(fù)雜的問題劃分成若干個微小的局部進行分析、歸納、綜合的一種思維方法，它呈現(xiàn)出系統(tǒng)性思維的核心，即整體與局部的關(guān)系、局部與整體的關(guān)系是統(tǒng)一的.“微元法”被廣泛地運用到各個領(lǐng)域的研究和實踐中，例如，微分、積分、微分方程等，這些都是建立在對系統(tǒng)性特點的理解和運用之上的［1］.

首先，在高中物理教學中采用“微元法”，這種方法的系統(tǒng)性特點表現(xiàn)在知識結(jié)構(gòu)上.物理學作為一門系統(tǒng)科學，其理解也是有層次關(guān)系的，而運用“微元法”進行教學，可以將復(fù)雜的物理現(xiàn)象和問題分解為幾個小環(huán)節(jié)研究，形成層層遞進的知識結(jié)構(gòu)，學生可以通過逐層細化的學習過程，逐漸建立對物理學的整體理解和把握.

其次，在高中物理教學中應(yīng)用“微元法”，其系統(tǒng)性特征還表現(xiàn)在方法論上.“微元法”的學習和應(yīng)用需要考慮整體與部分、部分與整體的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，需要從整體上循序漸進地將問題分解為一個個小部分進行剖析，這需要學生在運用“微元法”時具有整體思維，并且將學習到的知識和技能融合在一起，形成全面的認識和了解，同時還需要學生具有歸納總結(jié)的能力，從細微處提煉出知識的規(guī)律和原理，形成深邃的見解.

此外，“微元法”這一教學法的系統(tǒng)性特點還體現(xiàn)于高中物理教學過程中的實際操作，實踐操作在物理學中是培養(yǎng)學生動手能力和實踐能力的重要途徑.而運用“微元法”進行實踐操作，有利于學生理解物理現(xiàn)象和問題的微小成分，并能在實踐中進行驗證和實踐.通過實踐操作，學生可以在具體問題的解決過程中逐漸理解系統(tǒng)性特點，加強動手和實踐能力的培養(yǎng).

1.2 抽象性

高中物理教學以培養(yǎng)學生的科學思維和實踐能力為目標，微元法作為物理學中一種重要的思維方法，具有較強的抽象性特點.微元法就是將復(fù)雜的物理問題劃分為多個微小的元素，讓每個微元通過分析求和獲得整體的解析結(jié)果，其抽象性的操作方式讓學生在物理問題求解過程中，更加深入地理解和應(yīng)用物理學基本原理，進一步培養(yǎng)學生的抽象思維和解題能力.

微元法的抽象性首先體現(xiàn)于物理問題的建模過程中.物理問題通常具有形式繁雜、元素龐雜等特點，但微元法則通過將問題進行細分，將多個小局部進行抽象表達，從而使問題復(fù)雜程度得到了簡化.這種抽象為學生提供了較為清晰易懂的構(gòu)架，幫助學生理解物理問題的本質(zhì)，并將其抽象為數(shù)學表達式或圖象.

其次，微元法的抽象性體現(xiàn)在物理問題的求解上.利用微元法求解物理問題，需要學生將物理量轉(zhuǎn)化為微小的單位，并通過每個微元進行分析和操作，最終得出總的分析結(jié)果，這一過程需要學生理解和運用微積分、微分方程等數(shù)學工具，將物理問題映射到抽象數(shù)學空間中去求解.通過這一抽象性的求解過程，能培養(yǎng)學生的數(shù)學思維和分析問題的能力.

此外，微元法的抽象性也體現(xiàn)在對物理原理的理解上.利用微元法解決物理問題時，需要學生對每個微元進行分析，了解其物理變化和相互影響，然后將這些微元的結(jié)果進行求和.這個求和過程，本質(zhì)上就是微元素抽象運算.通過這一抽象求和，可以使學生們更加深刻地認識并運用物理學基本原理，使物理學知識得到進一步強化.

2 高中物理微元法教學的策略

2.1 指導(dǎo)學生轉(zhuǎn)變思維

微元法是一種有效的教學方法，能夠在高中物理教學中引導(dǎo)學生轉(zhuǎn)變思維.通過觀察、實驗設(shè)計、問題解析、思考探索，能讓學生逐步理解和利用微元法提高物理思維能力和解決問題的能力.在微元法這一教學方法的實施過程中，教師的引導(dǎo)和指導(dǎo)是重要的保障，教師應(yīng)該注重學生的參與和交流，幫助學生充分發(fā)揮自身的潛力.

例如 以高中物理課程為例，牛頓第二定律作為核心概念，用于說明物體的運動與所受作用力的關(guān)系，在教學中，教師常常采用各種巧妙的教學方法，幫助學生深化對這一規(guī)律的認識和應(yīng)用.其中，微元法是引導(dǎo)學生進行思維轉(zhuǎn)變的一種有效方法，微元法的字面意思是將一個整體問題分解成多個微小問題，并通過逐步積累來逼近整體問題的方法，將微元法運用到高中物理課程當中，可以幫助學生將繁雜的物理難題分解為幾個小環(huán)節(jié)，逐步推導(dǎo)出對應(yīng)的解決方法［2］.這種教學方法對于學生的思維以及邏輯推理都有較為嚴格的要求，所以從教學成效上來說表現(xiàn)突出.利用微元法講授牛頓第二定律，可以起到很好的引導(dǎo)作用，在教學過程中，教師可以通過引導(dǎo)學生進行觀察和思考，幫助學生理解物體受力的本質(zhì).如可以讓學生觀察物體在受力情況下的運動規(guī)律，讓學生通過觀察物體加速度與所受力之間的關(guān)系.從而讓學生通過觀察和思考，逐漸認識牛頓第二定律.之后，教師可以從實驗設(shè)計和問題解析兩方面入手，輔助學生理解微元法的具體運用.如，可以設(shè)計一些簡單的實驗讓學生通過測量物體的質(zhì)量和加速度來驗證牛頓第二定律，在實驗時，學生要采用微元法這一思考模式，把實驗內(nèi)容拆解成幾個小步驟，逐步得出相關(guān)結(jié)論.通過該實驗設(shè)計，能使學生親身體驗微元法的具體應(yīng)用，進一步加深對牛頓第二定律的理解.此外，教師還可以通過布置一些富有挑戰(zhàn)的課題來激發(fā)學生的思維和探索，如給出應(yīng)用微元法進行分析求解的復(fù)雜力學問題等，在此背景下，學生有必要對如何把問題分解成若干小部分進行深刻反思，逐步找到解決策略.

通過應(yīng)對挑戰(zhàn)能夠讓學生形成解決問題的能力，同時也能夠深入理解微元法在解決物理問題中的作用.在教學中實施微元法這種教學方法時，需要教師注重學生的參與和溝通，鼓勵學生提出問題、展開討論、分享思路，可以激發(fā)學生的興趣和積極性.同時，教師也應(yīng)該進行適當?shù)闹笇?dǎo)和引導(dǎo)，幫助學生在學習微元法時逐步掌握解題技巧和方法.

2.2 設(shè)置主題學習模塊

微元法的教學方法對于高中物理主題教學具有重要的指導(dǎo)意義，這種教學方法通過營造探索性學習環(huán)境、分解知識點、指導(dǎo)思考和發(fā)現(xiàn)、培養(yǎng)學生的自主學習能力，能夠在提高學生創(chuàng)造力和批判性思維能力的前提下，幫助學生充分理解和應(yīng)用物理知識概念.教師在實際教學中應(yīng)充分發(fā)揮微元法這一教學方法的優(yōu)勢，將其運用到實際教學中去，促使學生的學習效果和學習興趣得到提升［3］.

例如 在“運動的快慢”這一主題的教學中，實施微元法教學方法可以幫助學生更好地理解運動的本質(zhì)和快慢的概念.實施微元法教學方法時，應(yīng)該為學生營造充滿探索和交互的氛圍，教師可以準備小車、鐘擺等運動速度相關(guān)實驗器材和模型.有了這些實驗裝置，學生就可以親自動手觀察和測量各種條件下物體的運動和速度的變化.這樣的實踐性教學可以激發(fā)學生的學習興趣，加強學生對于知識的理解和識記.同時，微元法教學方法需要將整個學習過程分解為多個小型學習單元，通過每一個知識點的詳細劃分與循序漸進的講解，幫助學生循序漸進地理解運動的韻律與速度.例如，可以從物體的速度出發(fā)，引導(dǎo)學生通過實驗和觀察來了解其定義、計算方法和各種影響因素.然后，可以擴展到加速度、力的作用等相關(guān)概念，幫助學生建立整體性知識框架.在微元法教學方法中，教師還應(yīng)注重指導(dǎo)學生思考和發(fā)現(xiàn)，通過開放性問題和討論可以激發(fā)學生的思維和創(chuàng)作，促其積極地思考和探索.如可以設(shè)置問題，讓學生思考汽車在啟動的一瞬間為什么會加速得更快，為什么重力會對物體的速度產(chǎn)生影響，等等.通過這樣的討論和思考，學生可以更加深入地理解運動的快慢，還可以培養(yǎng)獨立思考能力.此外，微元法教學方法還需要對學生的自主學習能力進行培養(yǎng)，教師可以通過教學過程設(shè)計若干組或個人研究方案，讓學生根據(jù)自己的興趣和能力來選擇，并深入研究某個關(guān)于運動快與慢的題目.例如，學生可以通過實驗、建立數(shù)學模型來探究不同質(zhì)量物體的加速度和速度的關(guān)系，也可以研究風力對運動物體的影響，學生通過這樣的自主學習，可以更加深入地理解和應(yīng)用運動的快慢.

2.3 強化實踐與應(yīng)用

微元法作為一種實踐應(yīng)用的教學方法，在高中物理教學中具有獨特優(yōu)勢，在實驗的基礎(chǔ)上，通過實際應(yīng)用和教具的載體讓學生親身體驗和體會知識的規(guī)律，從而加深對相關(guān)知識的理解和掌握.當然，教師在設(shè)計和引導(dǎo)教學過程中也起著決定性的作用，采用微元法教學期望學生對知識有更深入的理解，并將所學應(yīng)用到實際中.

例如 就高中物理課程而言，學生要學習圓周運動的知識，這一部分內(nèi)容對于學生來說可能具有一定的抽象性和艱巨性，因此教師在授課過程中要采用一些創(chuàng)新的教學方法來幫助學生深刻掌握這一知識點.在這種背景下，“微元法”的教學方法被廣泛應(yīng)用于高中物理圓周運動的教學中，它的核心思想是通過實踐應(yīng)用讓學生親身體驗和感受圓周運動的規(guī)律，然后加深對相關(guān)概念、原理的理解，在圓周運動的教學過程中，微元法的實際應(yīng)用可以通過一系列富有趣味性的實驗來實現(xiàn)，教師可以指導(dǎo)學生進行一些實際的實驗，例如用旋轉(zhuǎn)臺和線圈等設(shè)備，觀察轉(zhuǎn)速和半徑之間的關(guān)系，從而驗證角速度和角加速度的概念.學生通過親自操作和觀察，可以更加直觀地體會到圓周運動過程中的各種變化和規(guī)律.在微元法教學中，除了實驗教學，還可以結(jié)合一些實際應(yīng)用情境應(yīng)用于教學，例如，教師可以引導(dǎo)學生思考在日常生活中有哪些圓周運動的例子，并讓學生分析其中的物理原理，如自行車的轉(zhuǎn)彎、行星繞太陽的旋轉(zhuǎn)都可以作為教學案例，讓學生將已學理論知識與實際情境相結(jié)合，加深對知識的理解，提高運用能力.值得強調(diào)的是，微元法在教育實踐中的應(yīng)用不僅僅局限于實驗和實際應(yīng)用的場合，教師還可以通過一些形象生動的教具和教學材料來輔助教學，比如使用旋轉(zhuǎn)模型、交互式演示軟件等.通過這些具體的物質(zhì)形式，可以讓學生更加深入地理解和感受圓周運動的特點和規(guī)律.

3 結(jié)語

綜上所述，微元法作為一種特殊的物理教學方法，在高中物理教學中具有重要的意義.通過研究微元法的教學特點，制定科學的教學策略，可以促進學生綜合思維能力和解決實際問題的能力的提高，進而進一步提高高中物理的教學效果.通過教師的引導(dǎo)和學生的努力，相信將微元法應(yīng)用于高中物理教學將為高中物理教學提供更多創(chuàng)新和進步的空間.

參考文獻：

［1］梁曉芳.微元法在高中物理教學中的應(yīng)用探討［J］.數(shù)理化解題研究，2023（36）：107-109.

［2］章智達.例談微元法在高中物理解題教學中的巧妙運用［J］.數(shù)理天地（高中版），2023（18）：17-18.

［3］鄒燕.高中物理教學中“微元法”教學策略初探［J］.中學教學參考，2023（17）：49-51.