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关于比值定义法在初中物理中的探究

发表时间：2021/4/12 来源：《现代中小学教育》2021年3月作者：庄伟海

[导读] 初中物理教学中，许多教师在教学时，当学生得出的方法后便直接告知学生定义，然后进入习题训练环节。这使学生仍停留在浅层学习中，并没有掌握速度的内涵，更不理解为什么可以这样。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对比值定义法在初中物理中的应用提出了一些建议，以供参考。

晋江市西滨中学庄伟海 362200

摘要：初中物理教学中，许多教师在教学时，当学生得出的方法后便直接告知学生定义，然后进入习题训练环节。这使学生仍停留在浅层学习中，并没有掌握速度的内涵，更不理解为什么可以这样。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对比值定义法在初中物理中的应用提出了一些建议，以供参考。
关键词：比值定义法；初中物理；探究；策略
        引言
        简单地说“比值定义反映的是某种变化率”是不合适的，通过物理量直接相比得到的概念和通过物理量变化量相比得到的概念所反映的事物特点并不一致。这两种定义形式也直接决定了所得到的新概念的后续使用。特别是在图像问题中,我们对图线斜率和面积的运用一定要谨慎。此外,对于学生较为关注的比值定义的物理量顺序问题,是可以通过物理量的直观程度和定义过程中的潜在物理观念来进行解释的。相应的物理概念的教学,应该围绕确定比值定义中的“比值”标准来进行,突破学生的认知障碍，让学生真正能够利用比值定义去建构新的物理概念。
        一、比值定义法的重要性
        初二学生自开始学习物理后，就逐渐在认识物理世界，在这过程中除了要观察、了解各种物理现象，还会遇到许多物理概念，只有真正地理解这些概念才称得上“认识”物理。在诸多物理概念中有相当一部分是用比值定义法得出的，比如速度、密度等。所谓比值定义法，就是用两个或多个基本物理量的“比”来定义一个新物理量的方法。比值定义法的基本特点是被定义的物理量往往反映的是物质本质的属性，它不随参与定义的物理量大小改变而改变。
        二、比值定义的教学现状
        比值定义法在初中阶段就已经出现了,初中物理教材的比值定义法最早出现在密度的概念学习中。碍于初中学生的认知能力，教材对比值定义法的处理都是比较隐晦的,并没有过多地进行解释和阐述。比如在初中物理教材中,通过探究实验引导学生得到密度的概念定义，强调密度在区分物质种类时的作用,强调密度是物质的一种特性。但是对于为什么将质量与体积之比定义为密度，而不是将体积与质量之比定义为密度，教材中并没有任何解释。虽然以小窗口的形式明确给出了比值定义法的介绍,但是依旧回避了为什么用质量与体积之比定义密度的探讨。随着物理学习的深入，学生还有很多机会接触到比值定义，比如重力加速度、劲度系数、功率、比热容、热值、电阻等等，但是都没有对比值定义进行正面讨论。对比值定义的有意回避，导致学生和教师对比值定义的认识一直是模糊的,对于比值定义法的“核心思想”到底是什么？这一问题，也几乎很少有中学物理教师能够回答出来。为此，我们有必要对与比值定义相关的一些问题做点探讨说明。
        三、比值定义法在初中物理中的应用策略
        （一）迁移运用，巩固深化
        测量人步行的速度，教师请一位学生上台走一段，让学生真实感受人正常步行的速度。

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接着，教师提出问题：“我们每天都会步行，那么人步行的速度是多少呢？我们现在没有直接测量速度的仪器，你有没有办法测量人步行的速度？”教师利用多媒体投影：①测什么？②用什么测量？这就需要涉及到深度学习，美国国家研究委员会认为：深度学习是个体将学习的知识从一种情境迁移到另一种情境的过程。
        （二）活动体验，深度加工
        活动：教室接力赛
        为比较物体运动快慢，我们先在教室里开展一场小型的接力棒传递比赛，看谁传得快？
        第一次比赛：听老师口令（“开始”“停”），完成接力棒的传递。哪组传得快？判断的依据是什么？
        第二次比赛：从第一个人传到最后一个人，比哪组传得快。判断的依据又是什么？
        学生通过观察、比较、分析，表达自己的观点。教师抓住契机点拨。第一次接力赛，两组学生接力棒传递的时间相等，而A组传过的人数越多，通过的路程越长，所以归纳出比较运动快慢的第一种方法，即相同时间比路程，路程长，运动快。第二次接力赛，接力棒从第一个人传到了最后一个人，接力棒通过的路程是相同的，而C组先传到最后一个人，C组用的时间短，因此归纳出比较运动快慢的第二种方法，即相同路程比时间，时间短，运动快。在这两个体验活动中，学生通过“同中求异”掌握了选取相同的标准来比较运动快慢的两种方法。为引入速度提供必要的活动基础。
        （三）数形结合进行比值定义的思维过程
        不管是用“数”还是“形”进行比值定义物理量时，都是寻求一个“不变量”，在寻找这个“不变量”时有两种思维方式。一种是抽象思维，另一种是具象思维。数形结合，一方面是将抽象思维和具象思维协调发展，将原本需要通过抽象思维解决的问题，借助具象思维进行显性化处理，优化了解决问题的方法。另一方面，通过数形结合的方法对物理情境进行分析，促进学生从感性认知上升到理性认知，学会利用科学方法获得新知识，并且能够以文字或公式的形式定义新知识。这两种思维方式相辅相成，相得益彰。
        结束语
        总之，用“数”的严谨和“形”的直观两者有机结合的方法认识比值定义，一方面能将抽象内涵具体化，更好地揭示所定义概念的本质属性。另一方面通过数形结合，让学生的抽象思维和具象思维得到整合训练，在变与不变的辩证研究中加深对概念内涵和外延的理解，感悟定义新物理量的方法，在学习中不断提升科学素养。
参考文献
[1]李银侠.对用比值法定义物理量的讨论[J].中学物理教学参考,2019,48(22):71-72.
[2]张惠艳.关于用比值定义的物理量[J].中学物理教学参考,2019,48(14):86-87.
[3]马颖敏.苏科版和鲁科版初中物理教材的对比分析[D].扬州大学,2019.