论文部分内容阅读
摘 要: 高考考纲、物理学科特点以及核心素养对物理作图能力提出了一定的要求,而培养学生的作图能力也有助于学生学习物理的思维搭建过程.影响学生作图能力的主要方面有三个:一是学生主动作图的意识不足,需要教师有意识的引导;二是学生信息的提取、转换能力不足,需要针对性的培养;三是空间维度转换能力的不足,可以借助一定的三维软件帮助其建立空间感.
关键词: 物理作图;作图意识;信息的提取;空间感
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879(2018)06-0002-02
一、物理作图的定义
在作图的活动过程中,人用眼睛看,用手去画,用脑去思考,实现人与外界的间接的相互作用.虽然它以图的形式反映出来,但是这种图不是简单的对外界物体的摹写,也不是一种艺术形象,而是与抽象的概念和规律相对应的图,是一种概括化的,并从客观世界抽象出典型的物理特征且反映物理规律的图.物理作图是一种视觉思维的方式,它通过观察、想象和构绘,将外部信息转化为表象并通过表象作用,再转化为图示与图象等约定信息的形式,并以此实现人对外部客观世界的间接的作用过程.
二、物理作图的重要性
高考考纲中提出对应用数学处理物理问题的能力(特别是利用几何图形、函数图像进行表达、分析的能力);分析综合能力,能够把一个复杂问题分解为若干个较简单的问题,找出他们之间的联系,运用物理知识综合解决所遇到的问题的能力.而这些能力都体现为对学生作图能力的高要求,纵观近几年高考题,加大了对物理作图能力的考察,具体表现为过程更加复杂,情景更加具体.
由于物理学科的特点,其概念往往比较抽象,规律往往比较复杂,利用作图的方法可以达到事半功倍的效果.力学中受力分析图、运动学中的运动过程图、过程状态图、电磁场中的电场、磁场图、带电粒子的运动轨迹图、探究物理量之间的规律函数图像.课程标准力求全书图文均衡,相得益彰.
学科核心素养明确提出,科学思维是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程;科学探究中强调获取和处理信息的能力.而通过作图把实际情景中的经验事实,通过提炼,转化,形成一定的理想物理模型,便可以实现科学思维中的建模能力的培养.
三、物理作图能力的培养
1、主动作图辅助思维的意识的培养。
学生解题能力与是否具有主动作图辅助思维的意识具有一定的相关性.物理作图是一种视觉思维的方式,学生通过观察、想象和构绘,将外部信息转化为表象,并通过表象作用,再转变为图示和和图像等约定信息形式,并以此实现人对外部客观世界的间接作用过程.简单的说,物理作图就是借助于图形来思考,降低思维的难度,使抽象问题形象化,模糊问题具体化,复杂问题简单化.图形成为解决问题的重要工具,这符合学生的认知规律.
培养学生作图的意识,教师的主导作用显得比较重要.首先教师善于在概念、规律教学的过程中利用作图来进行教学,潜移默化的培养学生的作图意识.在教学中善于挖掘可以利用作图来更高效进行教学的内容.例如在弹力、动能定理、动量定理的推导等内容.然后就是在习题的讲解过程注重规范作图,展示作图的正确方法和步骤.最后就是对学生作业的规范上,要求正确画出图形,并对其图形给与一定的分值,从而引起学生对规范作图的重视.
2、对信息的提取、转换能力的培养。
学生常常抱怨,现在的题干越来越长,读完一遍之后,往往头脑中一片空白.表现为以下几个方面:首先,学生抓住新信息实质的能力不足 .随着信息时代的到来,各种新知识如井喷式产生,为了适应社会的发展,提高学生对信息的提取、处理能力,显得尤为重要.学科核心素养也强调了对学生获取和处理信息的能力.因此题干中往往会出现许多信息.其次,建模能力不足.物理模型是关于部分现实世界为某种目的的一个抽象的简化的物理结构.更确切地说:.物理建模是一种物理的思考方法,是运用物理的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并"解决"实际问题的一种强有力的物理手段.
这种能力的培养需要掌握一定的阅读技巧,教师可以有意识的讲解.同时一定数量的练习不可获取,可以通过典型例题来进行专题训练.
3、空间维度转换能力的培养。
高二开始学习电磁场的时候,电场线,等势面,磁场线,安培力和洛伦兹力的学习就涉及到空间立体的结构,这对学生思维来说是具有挑战的一次跳跃.许多学生在学习这部分内容的时候会显得比较吃力.让学生感到困难的原因:必修一和二的力学几乎都是涉及到平面作图,用二维简图就可以解决几乎所有的受力分析和运动过程图.一年的学习,已经是学生固化了对平面图形的使用,很多学生不能快速的建立起用三维思维来建构知识.同时书本与黑板都是平面媒介,要想很好的表达与传递三维信息也是比较难的.而安排在物理立体空间几何前面很多同学的空间思维能力也缺乏锻炼.在解决物理问题时,需要把具有立体的情景用二维的简图来表示就更困难了.
多媒体时代的到来,可以很好的解决这一问题.对于难于理解和表述甚至用作图的方法来表征的三维情景,教师可以借助实物帮助学生理解三维场景,可是制作实物带到课堂的教具毕竟有限,那么利用三维软件进行建模,通过三维软件的直观化帮助学生建立更加生动的场景.比如利用OpenGL、3Dmax、solideworks软件来模拟各种复杂的难以理解的物理情景.比如图1的导轨在倾斜导轨上的受力分析,图2的电子枪中阴极射线的轨迹等.通过三维与二维的转换,带给学生更加直观的体验,从而帮助学生提高作图能力,以及对三维情景的意识,很多同学审题的时候往往容易忽略“竖直平面”、“水平面”、“与水平面成多少角度的平面”等.
同时利用软件提供的便利的各种视图之间的转换,来帮助学生建立从三维到二维的作图思维与方法.当然也应该讲授适当的视图方面的基础知识,比如轴测图、主视图、侧视图等基本概念.
参考文献
[1] 杨振环.初高中物理作图能力衔接教育[J].文理导刊,2017,275:52.
[2] 宋光政.作图在解决物理问题中的应用[J].运城学院学报,2003,21(5):100
[3] 展云飞.高中物理教学中培養学生的作图能力[J].中学生数理化教与学,2015,10:65
关键词: 物理作图;作图意识;信息的提取;空间感
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879(2018)06-0002-02
一、物理作图的定义
在作图的活动过程中,人用眼睛看,用手去画,用脑去思考,实现人与外界的间接的相互作用.虽然它以图的形式反映出来,但是这种图不是简单的对外界物体的摹写,也不是一种艺术形象,而是与抽象的概念和规律相对应的图,是一种概括化的,并从客观世界抽象出典型的物理特征且反映物理规律的图.物理作图是一种视觉思维的方式,它通过观察、想象和构绘,将外部信息转化为表象并通过表象作用,再转化为图示与图象等约定信息的形式,并以此实现人对外部客观世界的间接的作用过程.
二、物理作图的重要性
高考考纲中提出对应用数学处理物理问题的能力(特别是利用几何图形、函数图像进行表达、分析的能力);分析综合能力,能够把一个复杂问题分解为若干个较简单的问题,找出他们之间的联系,运用物理知识综合解决所遇到的问题的能力.而这些能力都体现为对学生作图能力的高要求,纵观近几年高考题,加大了对物理作图能力的考察,具体表现为过程更加复杂,情景更加具体.
由于物理学科的特点,其概念往往比较抽象,规律往往比较复杂,利用作图的方法可以达到事半功倍的效果.力学中受力分析图、运动学中的运动过程图、过程状态图、电磁场中的电场、磁场图、带电粒子的运动轨迹图、探究物理量之间的规律函数图像.课程标准力求全书图文均衡,相得益彰.
学科核心素养明确提出,科学思维是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程;科学探究中强调获取和处理信息的能力.而通过作图把实际情景中的经验事实,通过提炼,转化,形成一定的理想物理模型,便可以实现科学思维中的建模能力的培养.
三、物理作图能力的培养
1、主动作图辅助思维的意识的培养。
学生解题能力与是否具有主动作图辅助思维的意识具有一定的相关性.物理作图是一种视觉思维的方式,学生通过观察、想象和构绘,将外部信息转化为表象,并通过表象作用,再转变为图示和和图像等约定信息形式,并以此实现人对外部客观世界的间接作用过程.简单的说,物理作图就是借助于图形来思考,降低思维的难度,使抽象问题形象化,模糊问题具体化,复杂问题简单化.图形成为解决问题的重要工具,这符合学生的认知规律.
培养学生作图的意识,教师的主导作用显得比较重要.首先教师善于在概念、规律教学的过程中利用作图来进行教学,潜移默化的培养学生的作图意识.在教学中善于挖掘可以利用作图来更高效进行教学的内容.例如在弹力、动能定理、动量定理的推导等内容.然后就是在习题的讲解过程注重规范作图,展示作图的正确方法和步骤.最后就是对学生作业的规范上,要求正确画出图形,并对其图形给与一定的分值,从而引起学生对规范作图的重视.
2、对信息的提取、转换能力的培养。
学生常常抱怨,现在的题干越来越长,读完一遍之后,往往头脑中一片空白.表现为以下几个方面:首先,学生抓住新信息实质的能力不足 .随着信息时代的到来,各种新知识如井喷式产生,为了适应社会的发展,提高学生对信息的提取、处理能力,显得尤为重要.学科核心素养也强调了对学生获取和处理信息的能力.因此题干中往往会出现许多信息.其次,建模能力不足.物理模型是关于部分现实世界为某种目的的一个抽象的简化的物理结构.更确切地说:.物理建模是一种物理的思考方法,是运用物理的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并"解决"实际问题的一种强有力的物理手段.
这种能力的培养需要掌握一定的阅读技巧,教师可以有意识的讲解.同时一定数量的练习不可获取,可以通过典型例题来进行专题训练.
3、空间维度转换能力的培养。
高二开始学习电磁场的时候,电场线,等势面,磁场线,安培力和洛伦兹力的学习就涉及到空间立体的结构,这对学生思维来说是具有挑战的一次跳跃.许多学生在学习这部分内容的时候会显得比较吃力.让学生感到困难的原因:必修一和二的力学几乎都是涉及到平面作图,用二维简图就可以解决几乎所有的受力分析和运动过程图.一年的学习,已经是学生固化了对平面图形的使用,很多学生不能快速的建立起用三维思维来建构知识.同时书本与黑板都是平面媒介,要想很好的表达与传递三维信息也是比较难的.而安排在物理立体空间几何前面很多同学的空间思维能力也缺乏锻炼.在解决物理问题时,需要把具有立体的情景用二维的简图来表示就更困难了.
多媒体时代的到来,可以很好的解决这一问题.对于难于理解和表述甚至用作图的方法来表征的三维情景,教师可以借助实物帮助学生理解三维场景,可是制作实物带到课堂的教具毕竟有限,那么利用三维软件进行建模,通过三维软件的直观化帮助学生建立更加生动的场景.比如利用OpenGL、3Dmax、solideworks软件来模拟各种复杂的难以理解的物理情景.比如图1的导轨在倾斜导轨上的受力分析,图2的电子枪中阴极射线的轨迹等.通过三维与二维的转换,带给学生更加直观的体验,从而帮助学生提高作图能力,以及对三维情景的意识,很多同学审题的时候往往容易忽略“竖直平面”、“水平面”、“与水平面成多少角度的平面”等.
同时利用软件提供的便利的各种视图之间的转换,来帮助学生建立从三维到二维的作图思维与方法.当然也应该讲授适当的视图方面的基础知识,比如轴测图、主视图、侧视图等基本概念.
参考文献
[1] 杨振环.初高中物理作图能力衔接教育[J].文理导刊,2017,275:52.
[2] 宋光政.作图在解决物理问题中的应用[J].运城学院学报,2003,21(5):100
[3] 展云飞.高中物理教学中培養学生的作图能力[J].中学生数理化教与学,2015,10:65