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高三物理教學知識遷移能力的培養

高三物理教學知識遷移能力的培養
摘要 本文就高三物理教學過程中出現的問題,提出要重視培養學生的知識遷移能力,闡述了知識遷移能 力在教學中的重要性,并具體探討了從物理方法、物理模型等幾個方面如何對學生進行知識遷移能力的培 養,以求提高學生的知識遷移能力,使其對高中物理的知識內容和思維方法有更加深刻的認識。 關鍵詞 遷移能力 物理模型 物理思維模式

高三物理教學,是對高中階段知識的全面總結,知識容量大,問題過程較復雜,涉及的 物理思維方法較多。在教學中,經常出現學生面對較復雜的問題或較新穎的問題時一籌莫展、 不知所措。我認為,出現此現象的根本原因是學生沒有建立良好的思維方式,不能把掌握的 知識和方法應用到其它類似的問題上,體現出其知識遷移能力的不足。因此,教師在教學中 應該重視培養學生的知識遷移能力,以提高學生的思維能力和應變能力。 培養學生的知識遷移能力,對引導學生的學習能起到良好的作用。 1、有助于增強學生的學習興趣 物理與實際生活聯系十分密切,在課堂中引導學生將所學的知識遷移到課外的科技、生 活實際中去,能開發學生的思維,增強學生對物理實用性、趣味性的認識。在興趣的推動下, 學生會積極、主動、愉快地學習物理知識。 2、有助于學生理清知識之間的聯系 高中物理涉及的知識點很多,知識之間的聯系廣泛而密切。由一個物理問題涉及的知識 引發其它知識的遷移,可以讓學生更全面地掌握不同知識點所能產生的聯系,對提高其審題 能力、思維分析能力很有幫助。 3、有助于學生建立物理模型和思維方式 物理模型是物理規律應用的模塊,許多不同的問題其實是有相同的物理模型,在教學中 就一個問題,引導學生進行知識遷移,思考這個問題還可以應用于哪些方面,并從這些類似 的問題中抽象出一個物理模型,可以增強學生的分析能力、知識應用能力。 4、有助于增強學生的社會意識 物理知識來自于生活,又能應用與生活中。在教學中要注意理論聯系實際,在講解一個 知識點時,教師應該引導學生去分析科技生活中有用到這個知識的實際問題,讓學生對物理 在科技中的應用有充分的了解,意識到物理是一門重要的學科。 在教學中,我們可以從以下幾個方面對學生的知識遷移能力進行培養。 1、物理研究思想方法的遷移 在高中物理教材中,提到了很多研究思想和方法,這些思想方法是解決物理問題的重要 手段。在復習中,教師在談到一個問題時,可引發學生思考知識范圍內有用到這種思維方法 的其它問題,并從中總結出共性,從而深刻理解這種思想方法。 例如:在講到質點的概念時,提到物體能不能看成質點的條件時,可做如下遷移:

質點 抓住主要因素 忽略次要因素 點電荷

萬有引力等于物 體重力的近似 帶電體在電磁 場中忽略重力 的近似

星球轉速較大,則赤 道上 F 引=F 向+mg

復合場中, 電荷重力與電 磁力相近, 重力不能忽略

通過這樣的過程,可讓學生從簡單的硬性記憶上升到思維理解,并充分體會“抓住主要 因素,忽略次要因素”的物理研究方法在物理科學中的普遍應用。 2、物理模型創建的遷移 物理學常常把研究的對象或實際的過程抽象成物理模型。在教學中,教師應該注重物理 模型的創建,并要引導學生把該物理模型遷移到其他知識中去應用,這樣可以加深學生對物 理模型的認識和理解,全面地掌握這種模型的應用情景,能達到舉一反三的效果。 例:一顆質量為 m 的子彈以速度 v0 水平打入靜止在光滑水平面上質量為 M 的木塊,子彈 未穿出,求木塊最終的速度和這個過程產生的焦耳熱。 分析物理過程:子彈和木塊靠他們之間的相互摩擦力而發生相對運動,子彈在減速,木 塊在加速,最終他們具有共同的速度。在相互作用過程,子彈和木塊組成的系統動量守恒, 系統動能轉化為內能。 解:子彈和木塊最終具有共同速度 v ,由子彈和木塊組成的系統在相互作用過程中動量 守恒可知

mv0 = ( M + m)v ? v =

mv0 M +m

相互作用過程中子彈和木塊組成的系統減小的動能轉化為內能 Q ,由能量守恒知

1 1 2 mv 0 = ( M + m )v 2 + Q 2 2 2 mMv 0 ?Q= 2( M + m )
創建物理模型:滿足動量和能量守恒的兩個物體相互作用的模型。 引導學生遷移:在掌握的知識中,有類似過程的相互作用: (1)小木塊以初速度 v0 滑上靜止在光滑水平面上的足夠長木板; (2) 光滑水平面上一帶電小球靜止, 另一帶同種電荷的小球從較遠處以速度 v0 沿兩電荷 連線沖向該帶電小球; (3)光滑水平導軌處于豎直的勻強磁場中,水平導軌上有兩金屬桿,一金屬桿 A 靜止, 另一金屬桿 B 以速度 v0 垂直于磁感線由較遠處沖向金屬桿 A; 3、物理思維模式的遷移

在解決不同情景的物理問題時,常常使用相同的物理思維,教師應引導學生建立該類問 題的思維模式,并做跨章節的遷移,有助于學生對這種思維模式的認識,并掌握處理同類問 題的方法。 例題:當物體從高空下落時,空氣阻力隨速度的增大而增大,因此經過一段距離后將勻 速下落,這個速度稱為此物體下落的終極速度。已知雨滴下落時所受的空氣阻力正比于速度 v,即阻力 F=kv,k 是比例系數,重力加速度為 g,求雨滴在無風情況下的終極速度。 分析物理過程:雨滴下落時開始速度在增加,阻力也在增加,合力在減小,加速度在減 小,雨滴做加速度不斷減小的變加速運動,當加速度減小為零時,速度達到最大。 解:雨滴加速度為

a=

F合 mg ? kv = M m

當雨滴加速度為零時, 速度最大即為終極速度 v M = mg k 思維模式:變加速直線運動過程的分析:
速 度 增 加 某個力 增 加 合 力 減 小 加速度 減 小 加速度為零時 速度最大

引導學生遷移:這類問題的關鍵是速度改變導致了一個力的改變,還有哪些力和物體的 速度有關: (1)以額定功率行駛的汽車牽引力與速度有關—— (2)帶電粒子受到的洛倫茲力與粒子速度有關——

P = Fv

f = Bqv

B 2 L2 v (3) 閉合電路中垂直切割磁感線的金屬棒受到的安培力與切割速度有關—— F = R
上面的問題物理情景不同,條件不同,但它們卻有著相同的變化規律, 這就是它們的共性,而把它們放在一起進行對比,可以從這些不同的個體中抽象出共性,找 到解決這類問題的思維模式,一定會起到事半功倍的效果。 4、注重知識組合的遷移 大部分學生面對過程較復雜的問題,沒有清晰的思路,思維混亂,高考的綜合題對他們 來說是一道難以越過的坎。因此在平時的教學中,要注重知識聯系之間的遷移,將過程由簡 單到復雜,知識點由少到多,這樣的操作符合學生的認知過程,思維方式學生容易 理解和接受。例如:帶電粒子垂直進入磁場在磁場中做勻速圓周運動,軌道半徑為 R = 學生對這個很容易接受。此時可逐漸遷移出其它知識點: 子經電場加速 mv Bq

遷移 1:由上式可知,軌道半徑與粒子的速度有關,粒子的速度如何得到?——帶電粒

U1q =

1 2 2U1q mv ? v = m 2

遷移 2:經過加速后的不同粒子比荷不同,速度也不同,如何選擇一定速度的帶電粒子 呢?——速度選擇器工作原理

Bvq =

U2 U q?v= 2 d Bd
R=

m

遷移 3:質普儀的工作原理——

2U 1q m ? q = 2U 1 Bq m B2R2

遷移 4:如果經過加速后的粒子不是進入磁場,而是垂直于電場線進入電場呢?——類 平拋運動的分析 根據以上的遷移過程,教師任意地組合,都可以成為一道過程較復雜的物理問題,而學 生掌握了知識的組合問題后,也就善于將復雜的問題進行分解,并建立清晰的思路,有利于 提高學生的思維分析能力。 5、注重理論與生活實際的遷移 傳統的物理試題是物理概念、規律和所求解的問題發生直接對接。而近年的高考中不斷 出現信息題,它的題干以日常生活生產、科技中的某個事件、問題為背景提供信息,讓學生 通過閱讀、理解和分析,從中抽象出一個物理模型,應用所學的物理知識予以解決。教師在 教學中應注重將理論知識遷移到實際應用中,如在復習洛侖茲力時,可引導學生分析利用磁 場力工作的一些實際儀器如速度選擇器、質普儀、磁流體發電機,回旋加速器等等的工作原 理。通過這樣的遷移,將理論應用于實際中,可使學生認識到物理科學的實際性,激發其學 習物理的興趣。同時在鮮活的情景下,學生對所學的物理知識規律的認識和理解也就更加深 刻。 知識的遷移能力的培養決不是一句空話,也不是一天兩天能夠奏效的,它應該時刻伴隨 著我們的高三物理教學。只要持之以恒,學生的思維、理解、分析能力一定會有明顯的提高。


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