顾慧明
南宁市第三十六中学 广西 南宁 530001
【摘 要】高中物理作为一门基础课程，通过培养、提升高中生解决物理实际问题的能力是培养科学思维的一种重要方式。但学生应用物理图像解决实际物理问题的能力相对比较薄弱，且有相当大的差异性，大部分学生在解决物理问题时没有作图的意识和习惯，因此许多的物理问题就变成了学生的思维障碍。文章在教学实践经验的基础上，从对学生辨析函数图像能力、构建图像能力和运用图像能力三个方面的培养，论述有效的培养高中学生应用物理图像解决物理问题的能力教学策略。
【关键词】函数图像 物理力学问题 策略
随着我国新课程改革的深入，由于函数图像的形象、直观、准确客观，能很好的反映物质的属性，当前使用的人教版教材明确函数图像的运用教学有了更多的要求。另一方面，近年来，高考考试说明也对函数图像的应用理解提出了许多的要求：学生掌握由物理问题的具体实际、条件，运用函数图像和几何图形等方法比较、表达，分析函数关系得出物理内容，从而解决问题，特别是在实验题中运用图像进行数据分析、处理。因此，学生对物理图像的学习、理解和重视应当成为今天物理教师和高中生关注的焦点。但是，在实际教学中，在解决物理问题时大部分学生没有作图的意识和习惯，因此许多的物理问题就变成了学生的思维障碍。学生应用物理图像解决实际物理问题的能力相对比较薄弱，且有相当大的差异性，部分学生画图分析解题的意识单薄或不会构图。高一的学生在运用函数图像解决物理问题能力薄弱方面尤其突出。在一线教学过程中，学生普遍存在一些共性的情况，比如在解答情景类的问题时基本能画出示意图；学生对于典型函数图像的问题解答的较好；但对于自主应用函数图像处理综合性的物理问题学生能力表现就很不好。
笔者通过实践实证研究，梳理运用函数图像解决物理问题的方法,以及对当前高中生运用物理函数图像解决实际物理问题的能力及教学的现状和存在的问题进行研究,总结出有效的培养高中学生应用物理图像解决物理问题的能力教学策略。
1.对学生辨析函数图像能力的培养
培养学生运用函数图像，解决物理力学问题能力的首要步骤就是要指导学生正确的辨识图像，通过前期的对高中物理教材和近五年高考物理全国卷的调查研究，考查学生对图像的正确认知是高中物理学习中必须掌握的基本能力。函数图像具有一定的抽象性，往往和所描述的事物不具有相似性，同时也与学生的数学认知基础有很大关系。教师在实际教学中培养学生辨析函数图像的能力，不能只关注函数图像的形状，更应该借助数形结合的方法注重培养学生理解函数图像的物理意义。在高一物理运动学的教学中，可以从学生比较熟悉的v-t、s-t图像入手，从简单的匀速直线运动函数图像引导学生对函数图像中点、线和面的理解，为进一步迁移到匀变速直线运动打好基础。
如在课堂教学中通过设计“坐标轴表示的是哪些物理量？”、“函数的横、纵坐标有什么含义？”“函数图像是否从坐标原点开始？”、“函数图像是否与横、纵坐标相交？交点有什么意义？”、“函数图像是否为直线？直线的斜率有什么意义？”、“函数图像上横、纵坐标所表示的物理量之间有什么关系？”、“函数图像反映物体的做何种运动？”、“函数图像与坐标轴所围的‘面积’有什么意义？”等设问，不断启发和引导学生思考，能够逐渐辨析函数图像所表达的物理情境，并让学生在每次遇到函数图像时都能养成类似的思考习惯，为进一步深入分析物理函数图像打下良好的基础。同时还要注重培养学生联系实际问题的能力，在学习辨析函数图像的过程中不断联系和运用相关的物理知识和物理规律去辨析图像，总结出物理函数图像的规律。
2.对学生构建图像能力的培养
通过前期的调查研究发现，在物理问题解决中，物理函数图像对解题的重要性学生是认可的，大部分学生有画图的意识，但是在正确应用函数图像来表达题意存在困难，尤其是自主应用函数图像的问题上，大部分学生的能力都比较差，因此教师培养学生构建图像的能力，提高学生自主作图能力显得尤其重要。尽管80%以上受访学生认为教师在讲解物理问题时，都能够较规范的画示意图和函数图像，但总是自己先画出图像后就开始讲解问题，让学生自己动手画图的时间留的很少。教师在平时的课堂教学中一方面要以规范、准确的进行作图，潜移默化的影响学生，注重培养学生通过正确作图来思考问题的习惯，如要求学生在答题时一定要留出专门的区域进行作图，指导学生画物理图像的画法和技巧，并及时指出和纠正学生不规范的作图习惯。另一方面，在课堂教学中注重演示函数图像的构建过程，提供足够的思考时间和空间给学生，让学生自己动脑和动手，绝不能一味地包办代替。注重对学生构建图像能力的培养可以使学生更好的认清本质，帮助学生更好的建立物理概念和理解物理规律。
3.对学生运用图像能力的培养
在高中物理学习过程中，运用函数图像解决物理力学问题很大程度就是物理习题的解决，而对力学函数图像的考查又分为：相同规律变换函数图像、根据运动规律选择函数图像、利用函数图像比较物理量的关系以及函数图像的分析与计算等。相同规律变换函数图像，如将位移-时间图像转换为速度-时间图像。首先是正确的辨析函数图像，即明确函数图像所表示的物理过程或物理规律，找出不同函数图像及相关物理量之间的联系，特别要注意不同函数图像中转折点和特殊点的对应关系，从而进行函数图像的变换。根据运动规律选择函数图像，要求学生能正确分析出题目表述的物理过程，并将物理过程和物理规律用函数图像直观表达，从而找出函数图像中对应物理量之间的关系。利用函数图像比较物理量的关系，如电阻R的U-I图像、静电场中库仑力的F-q图像等，可以利用控制变量法，作横轴或纵轴平行线，找出相关物理量的对应关系，也可以通过图像的斜率找出第三个物理量的关系。函数图像的分析与计算则要求不但要明确函数图像表述的物理过程和规律，还要结合物理概念、公式、定理和定律对题目描述的物理过程和物理规律进行定性分析，充分挖掘函数图像中隐藏的条件或信息，尤其注重结合函数图像中的交点、截距、斜率以及与坐标轴所围的面积等所反映的物理意义。为激发学生的积极性，教师可以在习题课教学中安排一些利用函数图像巧解物体运动问题的题目或一题多解的练习，鼓励学生运用函数图像解决物理问题，让学生在积极思考、练习、比较和归纳中获得运用函数图像成功解决问题的体验，逐步掌握运用函数图像解决物理力学问题的方法。
【参考文献】
[1]赵强，刘炳升.建构与前概念[J].物理教师,2001, 22(7): 9.
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[3]马越.高中生对物理图像语言的理解现状研究[D].首都师范大学.2014.