孙恒芳谈高中物理学习方法.

孙恒芳中学物理特级教师中国物理教育学会会员中学物理教材编审委员会编审中国教育学会专家团物理研究员CCTV中学生频道物理特邀讲师高中物理模型教学策略创立者高考命题与备考策略研究专家北京市重点高中物理教研组长首都师范大学客座教授参与《考试说明》研究与编写教学特色---复杂问题简单化简单问题理性化理性问题具体化具体问题模型化教学策略---一题多思一题多解一题多变一题多问多题归一孙恒芳[e-mail]2012年7月8日漫谈高中物理与高中物理学习方法态度+勤奋+方法＝成功ζ高中物理将学什么ζ物理学习难在何处ζ如何学好高中物理ζ物理物理课程物理课改问题一、关于物理从人类了解自然、认识自然、利用自然的历史-----—谈物理大厦的构建物理一词的最先出自希腊文φυσικ，原意是指自然。古时欧洲人称物理学为“自然哲学”。从最广泛的意义上来说即是研究大自然现象及规律的学问。汉语中“物理”一词起自于明末清初科学家方以智的百科全书式著作《物理小识》。在物理学的领域中，研究的是宇宙的基本组成要素：物质、能量、空间、时间及它们的相互作用；借由被分析的基本定律与法则来完整了解这个系统。“物理”二字出现在中文中，是取“格物致理”四字的简称，即考察事物的形态和变化，总结研究它们的规律的意思。中国古代的“物理”，应“古之欲明德于天下者，先治其国。欲治其国者，先齐其家，欲齐其家者，先修其身。欲修其身者，先正其心。欲正其心者，先诚其意。欲诚其意者，先致其知。致知在格物。”—《大学》“所谓致知在格物者，言欲致吾之知，在即物而穷其理也。”—《补〈大学〉格物致知传》格物致知——即物穷其理，是为物理学。理，泛指一切事物的道理。【解释】：格：推究；致：求得。穷究事物原理，从而获得知识■高中物理学科性质物理学是一门基础自然科学，它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。----摘自“课标”谁运动？（研究对象）人类的认知规律：······•运动：怎样运动？（描述：文字、物理量、图像）为何会运动？（因果分析）物理——学科本质◆第一层面:物理是一门科学◆第二层面:物理是一种智慧◆第三层面:物理是一类文化“没有物理修养的民族是愚蠢的民族”物理文化是高品位的文化物理实验基础核心理论(概念,规律,)物理模型物理方法应用延伸——学科内涵物理课堂五大要素：概念规律实验模型方法概念：物理概念是从大量的物理现象和过程中抽象出来的,它更深刻地反映了事物的共同特征和本质属性,因此可以说,概念是浓缩了的知识点。物理概念弄懂本质明确引入知道内涵与外延了解联系与区别形成概念体系运用概念解释问题为什么相关概念间运用联系与比较的观点结合社会、技术、生活实际物理规律：物理规律反映的是物理概念之间的联系，从这个意义上来说，物理规律是压缩了的知识链。•只有当学生能准确全面理解物理概念和物理规律后，才能辨析似是而非的问题。只有这样，学生才能在高考中胸有成竹地去解决所遇到的陌生问题。物理规律了解建立过程掌握表述形式理解相关物理量的意义知道成立条件和适用范围文字公式图象推导证明实验：实验是形成物理概念，认识物理规律，构建物理模型的基础。物理实验教学的意义1．实验教学能为学习物理概念与规律提供符合认识规律的环境2．实验教学能激发学生学习物理的兴趣与求知欲望3．实验教学是发展学生能力和技能的重要途径4．实验教学有利于使学生掌握科学研究方法5．实验教学有利于培养学生良好的科学作风和道德素养中学物理实验课教学的主要内容及成功的关键中学物理实验课教学的主要内容热学实验光学实验力学实验静电学实验电磁学实验原子物理实验模型：一种理想化的实物、状态或物理过程。模型教学策略的研究—模型概念哲学理论告诉我们：在影响事物存在的运动变化的各种因素中，必定有起支配作用的因素，暂时忽略次要因素，抓住主要因素，才能突出和发现事物的本质规律。用理想化的观点和方法解决实际生活问题，就是要将复杂问题加以简化，建立起反应研究对象本质和规律的模型——物理模型。•科学家利用物理模型——研究物理：•教育家利用物理模型——编拟试题。•因此，物理教学的核心问题就突出表现在由具体到抽象的“建模过程”和由抽象到具体的“物理模型运用”利用物理模型规律去分析和解决具体的实际问题。模型教学策略的研究——模型意义方法：解决问题的手段。理想化的方法：数学推理方法：函数、函数图象、极限替代方法：近似替代(平均值)、极限替代比值定义法图象法：实验验证法外推法实验分析法矢量分解法平行四边形法等效替代法假设法反推法理想实验法--“物理学中的福尔摩斯”控制变量法变量转换法(a-1/m)整体法隔离法正交分解法(P76)三力平衡三角形法相似形法(力的矢量图与几何图形)必修1中的“学科方法”物理——学科内涵（物理五大要素）物理方法：--解决问题的手段状态分析受力分析过程分析关系分析------马晓堂•物理解题审题第一•解题关键四个分析•状态受力过程关系•建立模型优选规律•关联决策规范解题物理解题关键是四个分析◆七本教材必修1、2选修3-1、选修3-2、选修3-3、选修3-4、选修3-5◆五大板块：力学、电学、光学、热学、原子物理学;◆十七个单元切块131个考点.高中物理知识体系物体运动过程模型动量守恒机械能守恒匀变速直线运动简谐运动圆周运动牛顿定律动量定理动能定理.匀速直线运动.力学体系平抛运动三大观点五大规律.五大运动重力弹力静摩擦力万有引力库仑力电场力安培力洛伦兹力九种性质力滑动摩擦力基础知识知识要求--力学体系知识要求--力学体系两场高中物理电学体系两路电磁感应知识要求—电学体系知识要求—电学体系知识要求—电学体系知识要求—物理实验选考模块选修3-3热学部分选修3-4振动和波光学部分选修3-5动量、原子物理•基础知识方面•力学：牛顿运动定律、圆周运动、天体运行、功、动能定理、机械能守恒定律、动量守恒定律和机械波等•电磁学：电场力对带电粒子的作用、电场力做功与电势能变化的关系、闭合电路的欧姆定律、电功率、电磁感应定律、安培力、带电粒子在磁场中的偏转等•热学：分子动理论、气体的压强与体积和温度的关系等•光学：光的折射规律、光路图、波粒二象性及其基本应用等•原子物理学：核反应方程，对基本粒子的认识等基本技能方面受力分析图象法极限法隔离法和整体法守恒思维等效思维对称思维高考物理学科要考查的五种能力实验能力分析综合能力理解能力推理能力探究能力问题三：物理难学难在哪里？从学生年代到自己执教几十年，物理难学的感叹不绝于耳，到底是什么因素阻滞学生的物理学习呢？对此，我思考了近二十年。为什么从“学好数理化，走遍天下都不怕”到物理“一听就懂、一看就会、一做就错、一考就砸”呢？要解决这个问题就必须弄清初高中物理的差异，方可找到学习物理的策略---从而走向成功。高中和初中学生在两个不同的年龄段，学习方法、学习习惯、学习心理以及物理这一学科对学生的理解能力、思维能力、抽象概括能力、观察能力、推理能力、运用数学的解题能力都处于两个不同的水平线上，所以高中和初中的教学内容和教学要求也完全处于两个不同的水平线上。一物理学科内容方法的差异•高中物理与初中物理相比较，知识性、逻辑性、抽象性和应用性都要强。学生在学习的过程中受学习基础、学习方法、理解能力等因素的影响，普遍感觉物理难学。特别是高中一年级的新生，大都感觉由初中到高中物理学科的跨度比较大，不适应。当然，物理难学，是一个普遍性的问题。这主要是由物理学自身的特点决定的。因为物理这门课对形象思维和抽象思维的要求都很高。尽管目前采用了必修课和选修课的形式，在知识层次上实施分段教学，对于初、高中的知识坡度起到了积极的缓冲作用，较大程度地缓和了初、高中内容衔接中的矛盾，但由于高中物理采用了较多抽象思维和逻辑推理的方法，学生学习时仍感到难以适应。••一、初高中物理学科特点差异•1.初中物理研究的问题相对独立，高中物理则有一个知识体系•2.初中物理只介绍一些较为简单的知识，高中物理则注重更深层次的研究•3.初中物理注重定性分析，高由物体则注重定量分析初中物理练习题方面，要求学生解释现象的较多。计算题一般直接用公式就能得出结果，对数学方法解决物理问题要求不高，学生完成作业困难不大。---简单在初中物理学习当中，对于物理概念、物理规律的的掌握，要求学生在记忆方面较多，推理、论证方面较少。---记忆就行初中物理在研究物理问题时，一般都是建立在实验基础上，通过实验提出问题，或者由试验得出结论，认识和过程基本上由感性到理性，符合在初中的学生的认知规律。----感性强（有趣）初中物理教材，文字说明比较通俗易懂，易于理解（但不一定严谨）。--浅显初中物理的学习主要是形象思维，而且静态思维多于动态思维。空间关系只局限于一维问题。所以在思维活动方面学生一般能够跟上。----好懂！学习方法和学习习惯。学生在初中学习物理，主要听教师讲，所学内容重复复习多次。每个知识点、定律有大量的练习题与之对应，需要分析，理解的内容不多，只要靠记忆就可以取得效好的成绩。学生的自学能力不强。-----学习靠教在初中物理学习中，分析物理现象一方面比较简单，另一方面与日常生活现象比较紧密，因而学生学习起来并不感到生疏和突然。---熟悉初中物理内容较少，可以有更多的时间复习。---时间压力小•初中阶段的特点1教材通俗易懂2认识过程感性强3物理现象熟悉4形象思维为主5学习靠记忆6练习题简单7内容较少8学习过程以听讲为主一、物理学科特点上的差异高中对于物理概念物理规律的掌握要求学生在理解的基础上记忆，同时还要灵活运用。概念和规律的复杂性（如速度的概念中，有平均速度、瞬时速度、直线运动的速度与曲线运动的速度，速度的变化量、速度变化快慢和速度的变化率等）一字之差，其意义完全不同。如果学生仅仅做到死记硬背而不理解，则不能灵活运用，那么概念规律就难掌握。---只记忆不行在高中物理学习中，抽象思维多于形象思维。学生对思维方式一开始就不易跟上，由此产生思维上的困难。如加速度、动量、动能、合力、分力、向心力等定义的给出。空间关系往往出现二维（平面）和三维（立体）问题----需要较强的空间想像能力。人们在生活中产生的一些错误观念：如力与运动的关系，重的物体下落的一定快等，也影响了物理的学习。-----难懂高中物理内容多，课堂容量大。章与章之间思维跨跃大，同学往往不适应，思维反应跟不上。例如高一要学的“牛顿运动定律”，“曲线运动”，“功和能”，“动量守恒定律”，“机械振动和机械波”。处理相应的问题的分析思考方法一般是不同的。而这一部分的综合习题往往又是高中物理中的较难问题，对发展同学的理解能力、思维能力、抽象概括能力、判断能力、推理能力、运用数学的解题能力有极大的益处，但解决这一类问题通常费时费力，常有不如学其它学科见效快的感觉-----费时高中物理练习题有时不但需要通过发散性的分析，搞清物理过程，研究对象所遵守的物理规律。而且还需要较强的综合能力，较强的数学能力（平面几何中的边角关系，勾股定理，相似，各种方法求极值，三角函数，图像等等）才能建立方程和求解，一般直接代入方程求解的很少，所以学生在完成作业时并不顺利。而高一同学首先遇到的一个难题就是数学知识不到位。---复杂高中的学习方法、学习习惯、学习心理以及物理这一学科对学生的思维能力、抽象能力、运用数学的解题能力都比初中有更高的要求，要求学生有一定的自学能力，理解能力等。高中物理的练习题题量大，有一定的难度，单靠大量的重复做习题，时间和精力都不允许，效果不会很大。刚进入高中的同学常常感到不适应。学生能否在尽量短的时间适应高中的学习，顺利地跨过这个学习台阶，是影响学生提高学习成绩的主要因素。----学习方法不同高中物理教材文字叙述比较严谨，需要较强的理解力，学生有时虽然能够读通文字，但是并不理解其含义，从而产生理解概念，定义规律等的困难，上课听得懂，课本看得明，但一解题就错。例如弹力的产生和方向的叙述，摩擦力方向判断中的“相对”二字的含义----深奥高中物理在探究问题时不仅要从试验出发，有时还要从建立物理模型出发