1、1思想启迪智慧的多维视角王 高（发表在江苏教育2013 年第 9期）学科知识、思想方法和能力是物理教学的三大要素，思想方法则是物理教学的精髓和灵魂，谁把握住了这一精髓和灵魂，谁就能举重若轻地组织教学；否则，就只能被迫陷入物理知识的汪洋大海之中，总有讲不完的知识和练不完的习题。而物理教学的根本目的丰富学生的智慧，使学生变得更聪明、更睿智。赫拉克利特说过， “智慧只在于一件事，就是认识那善于驾驭一切的思想” 。就学习而言，学生的智慧集中体现在对物理思想方法的深刻领悟和自觉运用上，可以说领悟与运用物理思想方法的过程就是学生智慧生长的过程。本文以匀变速直线运动的位移与时间的关系为例谈谈用物理思想启迪智
2、慧教学的多维视角。维度 1 教学目标凸显物理思想方法“进一步提高学生的科学素养，满足全体学生的终身发展需求”是高中物理课程的培养目标。科学素养是学生在接受科学知识的过程中所形成的适应社会发展和人类自身完善所需要的基本品质和能力。科学思想是科学素养的内涵，科学素养是科学思想的外在体现。物理中的思想方法不仅是科学素养的要素之一，而且与知识、技能相结合成为培养物理能力、提高科学品质的基础。在教学目标设计中要将思想方法置于物理教学的中心地位，以实现教学内容“量”的压缩和“质”的精选，提升学生的学习质量。通过学生对物理思想方法的学习和掌握，真正理解和把握物理的整体结构与深层结构，提升学生的物理核心能力、
3、问题解决能力和探究性学习能力，最大限度地促进学生创造性思维和物理综合素养的发展。基于上述思考，我将这节内容的教学目标设计为：（1）通过数与形的分析、转化，知道 v-t 图象与时间轴所围的面积表示位移，并能用 “面积”推导出匀变速直线运动的位移公式；（2）经历匀变速直线运动位移规律的探究过程，领悟数形结合、极限与估算等思想方法在物理学习中的应用； (3)通过实例训练掌握匀变速直线运动位移公式；（4）通过图形的变化，体验探究成功的乐趣，在探究中增长智慧。维度 2 教学内容挖掘物理思想方法丰富的物理学思想有着众多的表现形式，蕴含着丰富的方法：分析、综合、比较是最基本的方法，抽象、归纳、演绎是最重要的
4、方法，类比、等效、守恒、对称是最常用的方法。这些方法渗透在物理学的每一个具体研究过程中，融合在每一个物理概念、定律、公式的建立过程中，因此在讲授物理概念、定律时，要深入挖掘其中蕴含的物理思想方法，讲清它们的来源、思路、建立过程、建立方法及物理意义，还要关注各概念、定律、定理之间的内在联系和面临的新的问题，有意识地引导学生去研究、思考，提高应用物理思想方法的意识和能力。本课围绕着数形转化这条主线展开教学，从匀速直线运动的位移公式入手，通过其速度图象中的“面积”表示位移，初步认识数（公式）与形（图象）结合的思想，并把这种思想（以形助数）迁移到匀变速直线运动中的位移研究中去，师生共同分析、论证得到匀
5、变速直线运动速度图象的“面积”也表示其位移，进而通过面积的计算导出位移公式，通过对图形（梯形）的变化推导，训练学生的思维，开启学生的智慧。教学流程见图 1。把数形结合思想、估算思想、微分和极限思想等充分挖掘出来，渗透在教学内容之中。通过这种融方法论和物理思想发现于具体物理内容教学之中的讲解分析，学生不仅深化了对概念定律的理解，而且自觉地接受了物理思想的熏陶和研究方法的训练。2维度 3 教学情境蕴含物理思想方法学生心智的觉醒往往在一刹那间，转瞬即逝。所以，学生智慧的生成，就需要教师的智慧启迪。即，用一棵树摇动另一棵树，用一片云推动另一片云。智慧的教师能够给学生创设生动的情境和宽松的氛围，激发兴趣
6、，激活学生思维，让学生敢想、敢问、敢争论。物理与生活社会联系紧密，物理思想方法是物理学家在探索大自然中千辛万苦得到的思考精华，它们起源于人类生活方方面面的需要，但是在许多地方又高于生活，因此，生活本身就是重要的、熟悉的物理情境，牛顿从苹果落地引发了灵感，联想到地球吸引物体的无形的力量可以推广到无限的空间；爱因斯坦从做自由落体的人的感觉出发找到等效原理等等。教师要充分利用学生周边的生活资源创设情境，让他们学生在生动具体的情境中学习物理，体验和理解物理，感受到物理思想能够指导人们解决物理学发展过程中不断出现的新课题和在生活中遇到的实际物理问题.物理思想形成过程所蕴含的这种创新精神，使它能够启发和培
7、养学生的科学素养.调动起每个学生参与学习的活力，达到和谐的思维共振和情感共鸣，激发学生智慧的生长，促进学生的发展。在论证得到匀变速直线运动速度图象的“面积”表示其位移后，可以根据梯形面积公式推导出得到位移公式 201atvx此时，教师还可以展示出图形（梯形） ，让学生从“形”上去进行变化，尝试用不同的方法求解面积，得到位移的不同表达式。比如：小矩形加上三角形、大矩形减去三角形、补后的矩形。见图 2.图 1匀速直线运动位移公式 x=vt速度图象“面积”匀变速直线运动速度图象分割 无限分割逐渐逼近位移公式面积=位移迁移图形变化 应用axv202201attvx21atvxtvx20图 2v0atv
8、attv0+v(v-v0)/avv03从表面上看是利用图形变化的情境求解面积，实则是训练学生的思维，学生收获的不仅仅是一组公式，更重要的是智慧得到了提升。维度 4 学习过程体验物理思想方法感悟主要借助感知，感知的形成要依赖于学生的亲身体验，依靠平时积累。学生有了一定的感性经验，就可以通过自己的感受、体会、揣摩而有所感悟。教师在教学过程中要问题让学生提，过程让学生经历，规律让学生发现，方法让学生总结。不能过早地将具体的知识抽象化，感性的知识理性化，使学生匆匆跨过感性阶段而步入理性的殿堂，有的知识讲得越多，学生越不明白，而应主要让学生自悟自得，悟出其中的道理，悟出其中的思想方法，以鱼学渔，生成智慧
9、。对于匀变速直线运动，v-t 图象的图线与时间轴所围的面积是否也可以表示相应的位移呢？我们从教材中的“思考与讨论”来展开：现有一小车运动时通过纸带记录下的 0,1,2，5 几个位置的速度如下表。请用最简便的方法估算实验中小车从位置 0 到位置 5 的位移。位置编号 0 1 2 3 4 5时间 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5速度 v/(ms-1) 0.38 0.63 0.88 1.11 1.38 1.62引导学生尝试估算（如何估算？为什么这么估算？），可能会出现的答案：x0.380.10.630.10.880.11.110.1 1.380.1 0.438（m ）x 0.630
10、.10.880.11.110.11.380.1 1.620.1 0.562(m)两种估算情况比较抽象，学生难以建立估算的模型，我通过 v-t 图象（示意图）将它们直观地呈现出来，如图 3 所示。通过对 v-t 图象的分析 讨论，学生将比较清楚估算的道理：变速运动的时间均分分割过程，达到化变为恒，即很小的时间间隔内视为匀速直线运动，这样就可用对应的 v-t图象中的小矩形面积表示，将各个矩形面积加起来就是匀变速运动的位移的估算值，将时间间隔分得越细，估算就越精确。进而悟出当时间间隔无限小时，估算值就是精确值了，即梯形面积表示匀变速直线运动的位移。高中物理中蕴含的思想方法很多，教学过程中要让学生经历
11、：走近方法物理方法的感知阶段，走进方法学生形成物理方法过程，走出方法学生应用物理方法过程。感知方法的过程是形成方法的基础，有了反复又深刻的感知才能够很好形成与应用，再到学生自主生成科学方法，达到走出方法的最高境界。当然，某种物理方法的形成，需要经历反复感知不断的体验和领悟，在体验中生长智慧。维度 5 教学方法归纳物理思想方法物理思想方法是渗透在物理内容之中的，教学中要结合物理学史和方法论，揭示知识发生的细节，再现知识发生的过程，呈现前人创新案例，采用知识发现法去教学，要克服将知识“大餐”端上来而不讲烹饪方法的倾向，不断给学生以点点滴滴的启迪，塑造学生严密的思维方法，完成学生思维活动的升华，开发
12、智力，教师要重视思想方法的实时点拨、图 34归纳总结，直到引领学生自己进行总结。在利用图象推导平均速度的大小时，不妨从速度的定义出发，利用速度图象中的面积，有： ，进一步研究发现，20vtSxvABCO平均速度对应速度图象（图 4）中 BC 的中点，是 t 时间的中间时刻 t/2，所以，我们可以得到一个结论：匀变速直线运动中 202vvt教师从上述推导中可以引导学生归纳：可把匀变速直线运动等效为速度是的匀速直线运动来处理，渗透了运动等效的思想，从而发现了处理复杂运动的20v一种新方法。智慧比知识更重要，过程比结果更重要，知识是启发智慧的手段，结果是动态过程的延伸。教学中只有把结果变成过程，才能
13、把知识变成智慧。维度 6 巩固练习应用物理思想方法物理学习就是要用物理思想去分析、解决问题，从某种意义上讲，这比物理知识本身更加重要。若干年后，学生可以把物理知识遗忘，但通过物理知识为载体而接受的思想与方法却是终身受益的。领悟与运用物理思想方法的过程就是学生智慧生长的过程。例：从车站开出的汽车，做匀加速直线运动，走了 12s 时，发现还有乘客没上来，于是立即做匀减速运动至停车。汽车从开出到停止总共历时 20s，行进了 50 m。求汽车运行中的最大速度。解析：汽车先做初速度为零的匀加速运动，加速到最大速度后立即改做匀减速运动。解法一（公式法）：设最大速度为 vm，由题意可列方程组221mxatv
14、att1m20vt解得 vm=5m/s解法二（图象法） ，作出汽车运动全过程的 v-t 图象，如图 5 所示。v-t 图线与 t 轴围成三角形的面积与位移等值，故，所以 （m/s）2txm520txv解法三（平均速度法）匀加速阶段和匀减速阶段平均速度相等，都等于 ，因此，整个运动过程中的平均2mv速度等于 ，由平均速度公式得 ，2mv2mvxt解得 vm=5m/s同一个问题往往有不同的解决方法，为确定解题结果是否正确，可用不同方法求解来检验。实践告诉学生用图象法、平均速度公式法求解往往比较简便快捷。学生只有把所学到的物理方法加以具体地应用，去发现问题、研究问题、解决问题，才能加深对物理方法图 4v5的理解和掌握，同时能对基础知识进一步深化巩固，使学生能灵活运用物理规律和会用、活用物理思想方法的目的。在思想方法的应用中领悟，在领悟中升华智慧。基于物理思想方法的智慧启迪是实施智慧教学、生长学生智慧的重要内容和有效策略，它更需要用教师的智慧去挖掘、创造性地应用，点燃学生智慧的火花，真正为学生的智慧生长而教，实现物理教学的价值追求。
