初三物理教學(xué)反思案例

初中物理教學(xué)運用數(shù)學(xué)圖像的案例探究

在新課程改革的今天，進入初中階段，學(xué)校根據(jù)學(xué)生的知識積累情況開設(shè)了《物理》這門課程，學(xué)生可以在尋求適合自己潛力的方向上獲得最大的發(fā)展。對于中學(xué)生來說，物理學(xué)習(xí)是促進學(xué)生全面發(fā)展，提高學(xué)生綜合素質(zhì)的一項重要內(nèi)容，也是中學(xué)生學(xué)業(yè)水平的必修科目之一。隨著教改的深化，初中物理教學(xué)大綱、教材都相對降低了要求，然而在教學(xué)過程中仍舊存在一個問題，學(xué)生普遍反應(yīng)，在初二上學(xué)期學(xué)習(xí)物理只需花很少的時間，上課聽講、課后完成作業(yè)，知識基本上就掌握了。而下學(xué)期在物理上所用的時間多，上課聽講、認(rèn)真的看書，課后還是有許多題目不會做。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有兩點：一是初二物理上學(xué)期知識簡單，直觀性強，學(xué)生能容易的用所學(xué)知識解釋一些自然現(xiàn)象，而下學(xué)期物理知識變難許多，與數(shù)學(xué)知識聯(lián)系密切，有些規(guī)律要通過學(xué)生自己理解、總結(jié)，有些規(guī)律與生活中的現(xiàn)象相悖；二是學(xué)生的年齡特征決定的，初中學(xué)生主要是培養(yǎng)形象思維，再上升到抽象思維，提高思維深度。從教材看來，思維形式的提高也很明顯。初中教材從具體的事物、具體的自然現(xiàn)象中總結(jié)規(guī)律；教材將具體的實物抽象為理想的模型，比如磁場、杠桿、光線等，因此要通過研究這些理想模型的運動來總結(jié)規(guī)律。為了學(xué)生能適應(yīng)物理的學(xué)習(xí)，在教材里附了很多實物和數(shù)學(xué)圖像，幫助學(xué)生理解抽象的物理知識。為了更好的推廣在物理教學(xué)中運用數(shù)學(xué)圖像，便于學(xué)生對物理知識、規(guī)律的理解，我開展初中物理教學(xué)中運用數(shù)學(xué)圖像的案例研究。

一、課題概念界定

圖像是表示物理規(guī)律的方法之一,它可以直觀地反映某一物理量隨另一物理量變化的函數(shù)關(guān)系,形象地描述物理規(guī)律，達到比用文字表達更易理解的效果。圖像題往往把一些條件、數(shù)值等因素隱藏在圖像之中,極易被解題者忽視,從而造成解題錯誤、或解題冗繁、或認(rèn)為題目條件欠缺而束手無策.充分挖掘這些隱含因素是正確解題的必要前提.本課題就這類圖像題中隱含因素的挖掘作一淺析。借助圖像研究物理，在進行抽象思維的同時,利用圖像的視覺感知,有助于對物理知識的理解和記憶,準(zhǔn)確把握物理量之間的定性和定量關(guān)系,更利于深刻理解問題的物理意義。

二、本課題要解決的問題

（一）在探究過程中用數(shù)學(xué)圖像表述重要的物理規(guī)律和物理過程

（二）在學(xué)生練習(xí)過程中應(yīng)用數(shù)學(xué)圖像描述物理過程及答案

（三）用數(shù)學(xué)圖像表達物理過程的綜合知識應(yīng)用

三、課題的理論依據(jù)及研究現(xiàn)狀

（一）課題的理論依據(jù)

人的智力是多方面的，以語言和數(shù)學(xué)教學(xué)為重點的教育，忽視了非常重要的其他方面的能力，諸如人際交往能力、實踐能力。老師應(yīng)全面的評價人的智能表現(xiàn)與特征，使教育更加指向完整人的培養(yǎng)。教育要力求實現(xiàn)對各種潛能的開發(fā)，但面對人身上存在的優(yōu)勢智力領(lǐng)域與弱勢智力領(lǐng)域，教育者對不同智能的開發(fā)允許有不同程度。在多元智能的理論指導(dǎo)下，教育更有利于將人培養(yǎng)成完整且富有個性的活生生的人。教育要“面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來”的教改指導(dǎo)思想以及“以學(xué)生發(fā)展為本”的教育觀念，落實到中學(xué)物理教學(xué)中，就是要使學(xué)生的基本科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實踐能力以及物理學(xué)習(xí)能力和研究能力得到普遍提高。如何達到這一目標(biāo)，關(guān)鍵是要找到切實有效的教學(xué)切人口。作為表示物理規(guī)律的方法之一的物理圖像（這里指在直角坐標(biāo)系中繪出的表示兩個相關(guān)物理量之間關(guān)系的函數(shù)關(guān)系圖線），它既能直觀、形象、概括地反映某兩個相關(guān)物理量之間的關(guān)系，也能將一些用抽象數(shù)學(xué)解析式或文字無法表達或表達不清的物理現(xiàn)象、物理過程、物理狀態(tài)、物理規(guī)律包含其中；它既是豐富的物理信息（指隱含著的與橫、縱坐標(biāo)量關(guān)聯(lián)的物理內(nèi)涵）的載體，又是形象思維和抽象思維相互聯(lián)系的紐帶；它既是廣泛應(yīng)用于科學(xué)實驗中分析實驗數(shù)據(jù)的方法之一，也是理論研究時常用的手段之一。因此，物理圖像以其特有的教育功能，在培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實踐能力方面，在提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力和研究能力方面，可起到非常重要的作用。物理課堂教學(xué)中重視有關(guān)物理圖像的教學(xué)，充分挖掘利用物理圖像的教育功能，是物理課堂教學(xué)實施素質(zhì)教育很好的切入口之一。

（二）課題的研究現(xiàn)狀

早在十七世紀(jì)以前，一些物理學(xué)家為了挖掘抽象的物理規(guī)律，借助了數(shù)學(xué)的圖像探究出了波的振動規(guī)律、導(dǎo)體中的電流與電壓、電阻的規(guī)律、波的干涉與衍射規(guī)律等。近代一些科學(xué)家借助空間立體幾何知識探索天體的運動規(guī)律，為人類邁向宇宙做出巨大的貢獻�，F(xiàn)代一些學(xué)者也著手在物理教學(xué)中、科研創(chuàng)造發(fā)明中借助圖像進行解決實際問題。

四、概念發(fā)生的機制分析

（一）概念發(fā)生的心理分析

物理是從八年級開始開設(shè)的一門課程。剛開始接觸的是一些常見的自然現(xiàn)象，多數(shù)學(xué)生能說出一二，因此第一冊物理前幾章學(xué)起來很容易，學(xué)生感興趣。隨著知識的加深，數(shù)學(xué)計算及圖像的綜合應(yīng)用，物理變難了許多，一些學(xué)生課堂上聽不懂，題目不會做，成績下降，心理上產(chǎn)生了恐懼感，變成討厭學(xué)習(xí)物理課程，對學(xué)習(xí)物理不再感興趣，致使對書本知識不再留意，產(chǎn)生惡性循環(huán)。

（二）概念發(fā)生的其它因素分析

1．?dāng)?shù)學(xué)知識的影響

由于物理上的有些規(guī)律或變化過程用語言表達出來有一定難度，而且不好理解，如能借助圖像來表達便容易的多了。物理學(xué)習(xí)除了要掌握相關(guān)的概念、規(guī)律，還要進行相關(guān)的計算，才能達到教學(xué)大綱的要求。一些學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差，簡單的函數(shù)圖像也看不懂，這必然影響數(shù)學(xué)圖像在物理教學(xué)中的應(yīng)用。

2．學(xué)校教育的偏差

從總體講，學(xué)校長期以來以應(yīng)試教育為主導(dǎo)，智育第一，片面追求升學(xué)率。為了保證教學(xué)任務(wù)的完成，任課教師能借助圖像去進行物理教學(xué)，但怕耽誤課堂時間，致使學(xué)生練習(xí)這方面的題目及思考的時間減少了許多。另外，由于教師自身的原因，對挖掘課本中哪些知識點可以借助圖像來研究把握不夠好，使得物理教學(xué)借助圖像研究不能靈活進行。

3．學(xué)生個體的因素

由于不同學(xué)生的理解能力不同（如男同學(xué)與女同學(xué)、年齡大的與年齡小的、智力正常的與弱智的），每個學(xué)生對物理知識的接受快慢不同，理解程度不同。這必然要求教師要借助一些好的、行之有效的方法，讓更多的學(xué)生能理解知識。

五、解決問題的主要方法與途徑

（一）闡明物理課堂中借助數(shù)學(xué)圖像的重要意義，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情

圖像是表示物理規(guī)律的方法之一,它可以直觀地反映某一物理量隨另一物理量變化的函數(shù)關(guān)系,形象地描述物理規(guī)律，達到比用文字表達更易理解的效果。圖像可以演示物理變化過程，把握變化規(guī)律，用圖像法來描述物理過程則更直觀，可以描述出其變化的動態(tài)特征，幫助學(xué)生理解物理變化過程，知道借助圖像研究物理的益處，避免一些知識死記硬背，學(xué)會從圖像中獲取信息的能力，使一些知識更簡單、明朗。例如：上圖是海波熔化圖像。通過圖像明確了海波是晶體，此圖像是吸熱圖像，晶體熔化時要吸熱，該晶體的熔點是50℃；BC段是海波熔化過程，熔化過程中溫度不變，熔化經(jīng)過了4分鐘，熔化后繼續(xù)吸熱，溫度繼續(xù)升高。其它很多相關(guān)內(nèi)容都可以用圖像記憶知識點，如浮力的大小與排開液體體積有關(guān)等。物理圖像中隱含了很多信息，借助圖像學(xué)習(xí)物理，容易理解。

（二）指導(dǎo)如何應(yīng)用，使學(xué)生有章可循

研究07、08兩年中考物理試題及大綱和教材，總結(jié)歸納出初中物理常涉及到的圖像教學(xué)有：受力分析圖、物理過程分析圖，常規(guī)函數(shù)圖像有：速度（V）與時間（t）的圖像、路程（S）—時間（t）的圖像、燈絲兩端電壓（U）與電流（I）的圖像、質(zhì)量（m）與體積的圖像、振動圖像、波動圖像、晶體與非晶體的熔化圖像、水的沸騰圖像、凸透鏡成像規(guī)律圖像、交流電壓與時間圖像等。從圖像的層次看，有“點”、“線”、“面”、“形”四個不同的層次。運用函數(shù)圖像可以描述物理量之間的關(guān)系，當(dāng)某個物理量一定時，用圖像可以直接的看出另兩個物理量之間的關(guān)系，是成正比或反比。這是數(shù)學(xué)在物理中的應(yīng)用，弄清兩個坐標(biāo)軸各代表什么物理量，以便了解圖像所反映的是哪兩個物理量之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，例如在研究電阻不變的情況下，電流與電壓的關(guān)系。如果我們把電阻A和電阻B根據(jù)實驗數(shù)據(jù)已經(jīng)作出了如圖所示的圖像后，從圖中明確了無論電阻A還是電阻B，電壓增大電流也隨著增大，不管怎么變化，電壓與電流的比值始終不變，其比值等于該電阻的阻值。RA=5Ω，RB=10Ω，R=U/I即電阻一定時，電流跟電壓成正比�；蛘唠娮枰欢〞r，電流之比等于電壓之比（I1/I2=U1/U2）。類似這樣的還有壓強與受力面積、壓力的關(guān)系；同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的關(guān)系；路程與時間、速度的關(guān)系等，都可以用函數(shù)圖像找出相關(guān)物理量之間的函數(shù)關(guān)系。

（三）具體操作與實踐，

將07、08兩年的中考試題拿過來認(rèn)真研究，整理歸納，總結(jié)出物理教學(xué)中借助圖像研究的思路：利用函數(shù)圖像確定物理量的大小，以及確定物理量的范圍，避免一些復(fù)雜煩瑣的運算，利用圖像使復(fù)雜的過程簡單化，該步要有必要的輔助。比如：有兩個阻值不同的定值電阻R1、R2，它們的電流隨電壓變化的I—U圖線如圖所示．如果R1、R2串聯(lián)后的總電阻為R串，并聯(lián)后的總電阻為R并，則關(guān)于R串、R并的I—U圖線所在的區(qū)域，在哪一區(qū)域？

分析：此圖線是根據(jù)歐姆定律I＝U/R作出的圖線，即R圖線。電壓一定時電流跟電阻成反比；在圖中作一平行于I軸的直線交U軸于U0，如圖R1和R2的交點對應(yīng)的電流分別為I1、I2，顯然越向上電流值越大，即I1＜I2，則R1>R2。所以在此圖像中可得到，越偏向U軸的圖像阻值越大。因此，在三個區(qū)域中，區(qū)域Ⅰ中電阻最大，區(qū)域Ⅲ中電阻最小。若R1．　R2串聯(lián)，則總電阻R串＞R1>R2，則R串應(yīng)在Ⅰ區(qū)域內(nèi)；若R1．　R2并聯(lián)，則總電阻R并＜R2<R1，則R并應(yīng)在Ⅲ區(qū)域內(nèi)。類似這樣的還有如兩種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系圖即密度的圖像。和上面圖像分析基本一致。根據(jù)ρ=m/V，當(dāng)體積一定時，越向上密度越大（即越偏向縱坐標(biāo)m，該物質(zhì)的密度就越大），知C物質(zhì)的密度為ρC=1×103kg/m3，因此物質(zhì)C是水，同理可知ρa>ρc>ρb。這樣很快速的比較了三種物質(zhì)的密度。簡化了很多運算過程�？梢娊柚鷪D像表達規(guī)律或解題具有很大的優(yōu)越性。

通過實驗數(shù)據(jù)利用函數(shù)圖像分析數(shù)據(jù)得出準(zhǔn)確的結(jié)論，很多時候單憑數(shù)據(jù)不能得出很準(zhǔn)確結(jié)論，通過描點作出圖像，就很輕松了，而且能明確幾個物理之間的關(guān)系。如“在探究重力的大小與什么因素有關(guān)”時，把質(zhì)量不同的鉤碼吊在彈簧測力計下面，測量它們所受的重力，把測得的數(shù)據(jù)記錄在下表中。在如圖所示的坐標(biāo)中標(biāo)明適當(dāng)?shù)臉?biāo)度（要求合理利用這些坐標(biāo)格），根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)中描點作出重力與質(zhì)量關(guān)系的圖像。

分析：這類試題可將表格中每組數(shù)據(jù)作為點的坐標(biāo)，在圖像中標(biāo)出表示這些坐標(biāo)的點，然后用平滑的直線順次連接這些點，就可得到一個一次函數(shù)圖像，如下圖。從本題圖像中可以發(fā)現(xiàn)G與m成正比，G/m=10，在物理中可用表達式G＝mg表示重力。

函數(shù)圖像已經(jīng)在物理教科書中明確要求學(xué)生會用實驗數(shù)據(jù)作出函數(shù)圖像，進行分析研究內(nèi)在規(guī)律。如：探究質(zhì)量與體積的關(guān)系、重力與質(zhì)量的關(guān)系、電流與電壓、電阻的關(guān)系、水的沸騰的特點、海波的熔化特點等。這些都是中學(xué)生必須掌握的，近年來用函數(shù)圖像來直觀形象地表示物理量之間的變化規(guī)律，已成為中考物理考查的熱點，各地中考、競賽試題中常出現(xiàn)物理圖像信息題，著重考查學(xué)生對圖像的識別能力、分析判斷能力以及用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力�！�

（四）整理成果

通過一些相關(guān)習(xí)題,考查學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)圖像描述物理過程,體驗數(shù)學(xué)圖像在解物理習(xí)題中的妙用。本階段將學(xué)習(xí)與實踐中形成的較成熟的方法和理論整理成文，用以指導(dǎo)今后的教學(xué)實踐，也便于大面積推廣應(yīng)用。

六、課題的研究成效與展望

（一）效果評價

一年多來，通過開展初中物理課堂中借助數(shù)學(xué)圖像進行物理教學(xué)的研究，很大程度上解決了老師、學(xué)生的“頭疼”問題，使學(xué)生能較大程度學(xué)會并習(xí)慣借助數(shù)學(xué)圖像解物理習(xí)題，同時也為教師找到了一個解決物理難教、難學(xué)的好方法。在研究過程中，參與研究的教師業(yè)務(wù)能力也有了很大提高，課題研究的經(jīng)驗對于今后的其它研究也有較強的借鑒作用。

（二）主要收獲

通過不斷的理論學(xué)習(xí)與實踐研究，我從理論上對課題研究的主要內(nèi)容和研究目的有了一個清楚地認(rèn)識，增強了課題研究的意識，提高了課題研究的自覺性，初步摸索出一些行之有效的做法與策略，找到了適合教師教好物理知識、學(xué)生學(xué)好物理知識的途徑，總結(jié)出了一套行動研究的方法，并取得了較好的研究效果，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)物理知識的熱情。學(xué)生養(yǎng)成了良好的質(zhì)疑習(xí)慣，能把抽象的物理概念與規(guī)律借助相應(yīng)的圖像進行識記和理解，學(xué)生在愉悅中通過借助圖像學(xué)習(xí)物理，體驗到成功的喜悅和思維的暢想，增加了學(xué)習(xí)物理知識的樂趣，提高了課堂教學(xué)的效益，促進了物理學(xué)科的進步，物理成績大幅度提升。

1．成員榮譽方面：

在課題研究中，我們教研組組的教師能夠兢兢業(yè)業(yè)工作、踏踏實實研究，他們敬業(yè)、求實、奉獻的責(zé)任感和使命感使我感動，他們的工作也得到了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的一致認(rèn)可，獲得了較高的評價，本人先后獲得校教科研先進個人，區(qū)教科研先進個人稱號。

2．論文發(fā)表方面：

反思是教師成長的必要手段。我在課題研究中，把自己的感悟和心得及時進行整理和記錄，形成文字，2015年2月在國家級核心刊物《中學(xué)物理》上發(fā)表一篇與課題相關(guān)的論文《數(shù)學(xué)圖像在物理綜合題中應(yīng)用例析》。

3．教科研能力方面：

　研究中出人才，實踐中出經(jīng)驗，經(jīng)過一年多的探索，物理課題組成員教育觀念有了根本轉(zhuǎn)變，教育教學(xué)主動性增強，能積極與學(xué)生交流，建立了平等、互助和合作的和-諧師生關(guān)系；通過課題研究，物理組成員改善了價值觀，不斷地對自己的教學(xué)進行診斷和反思，并得到共識，喚醒全面和-諧發(fā)展的人；增強了教科研能力，工作即研究，研究即工作，課題研究也促進了教師本人的專業(yè)化發(fā)展，取得了一定的教研成果。

（三）存在的問題及反思

在持續(xù)一年多的課題研究中，我們?nèi)〉昧艘恍┛上驳难芯砍晒�，但同時在課題研究中還存在一些不盡如人意的地方，發(fā)現(xiàn)一些問題．其中主要有：

1．如何根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和課型，最大程度地借助圖像進行物理教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性,達到最優(yōu)化的教學(xué)效果是我的困惑之一．

2．如何讓數(shù)學(xué)方面薄弱的學(xué)生能恰當(dāng)自如運用圖像解決相關(guān)的物理習(xí)題，達到與其他同學(xué)同步發(fā)展是我的困惑之二，

3．如何很好地兼顧不同層次的學(xué)生進行物理與圖像教學(xué)是我的困惑之三．

4．在進行課題研究的過程中，對課題研究的重點和主要方向不能很好的把握，導(dǎo)致教師在課題研究中對學(xué)生處理物理圖像題的能力關(guān)注不夠，存在著包辦代替的現(xiàn)象。通過研究，我們還發(fā)現(xiàn)在研究活動中促進學(xué)生借助圖像解物理題的策略和方法還缺少一定的有效辦法，還有許多方面需要進一步加以改進和提升。

總之，在今后的課題研究中，我們將對學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)用圖像處理問題的現(xiàn)狀進行認(rèn)真分析，尋求并突破制約學(xué)生這方面能力發(fā)展的瓶頸，進一步發(fā)揮學(xué)生的主體作用，真正發(fā)展學(xué)生的自我建構(gòu)、自我實現(xiàn)的能力，對課題研究的重點和方向進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從課題研究的基礎(chǔ)做起，全面提升學(xué)生的自我發(fā)展能力。提高課題研究的實效性，為提升我校學(xué)生的物理教學(xué)成績作出努力。

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