浅谈初高中物理思维能力衔接
浅谈初高中物理思维能力衔接
摘要：初中物理学得很好的学生进入高中物理学习之后都会感觉高中物理和初中物理是两回事，初中学得好不代表高中学得好，而且高中物理在学习能力和要求上跨了一个很大的台阶，而这个台阶跨得怎么样，决定了学生以后学习物理的好坏状况。所以初中物理教师和高中物理教师对于学生学习物理的思维能力的衔接都需要采取相应的措施。本文就这个问题从不同的角度以概念教学为例来进行探讨。
关键词：思维能力、衔接
第一章 初高中物理思维能力衔接中各个问题及方法理论
物理在学生的学习中作为一门非常重要的科学，帮助学生认识世界，建立科学的世界观。而初中物理和高中物理在学习能力和学习内容上对学生是要求有了很大的跨越。很多初中物理学习优秀的学生进入高中后，会发现学习物理很吃力。这需要初高中物理教师携手共同做好初高中物理学习的衔接工作。
1.1初高中物理思维能力衔接中各个问题
首先，我们对初高中学生，教材和教师进行调查会发现在以下三个方面产生了初高中物理概念学习梯度的原因：
一、初中学生是从初二学习物理，这时的学生一般在14、15岁左右，正处于生理和心理发育比较快的阶段，他们的思维正处于具体运算向形式运算过渡的阶段，即由具体形象思维为主的快速发展到抽象思维阶段，并且抽象逻辑思维占有相对的优势。但具体形象思维和抽象思维在少年学生整个思维活动中仍有着密切的联系。比如在掌握复杂的抽象概念时，他们仍需要具体形象的支持，如果没有具体形象作为基础，他们往往就不能正确地领会这些概念。因此对于比较形象化的物理概念，学生很容易参与到学习当中来，也很容易建构起相关的知识结构。而高中学生到了高一学习时，年龄大了两岁，他们的逻辑思维能力已经得到了较高的发展，并且思维的辩证性、批判性和独立性有了进一步的发展。高中生对比较复杂的问题一般能从理论上加以分析和概括，他们还能自觉要求自己把学到的理论知识用于实际，用理论去解释具体现象和认识新事物。所以高中生的思维特性更具有抽象性和理论性。但是由于儿童心理的变化发展不是单纯数量上的增加，而是一个不断由量变到质的过程。刚进入高中的学生虽然在年龄上已划分为青年初期，其实在心理发展的程度上更接近于初中生。他们对于高中物理的难度高，较抽象的特点缺乏思想准备和心理接受能力，这样在心理方面形成了压力。
二、初中物理教材内容比较简单，知识容量小，难度小，与生活实际结合紧密。初中物理概念的建立一般从生活中某个场景引入，比较形象化，具体化，可视性很强，从大量的事例归纳总结得到一个结论或规律，从而来认识一些物理概念。但高中物理知识容量大，难度增大，较多的是利用逻辑推理，逻辑思维对客体，客观现象进行概括、归纳，抽象出概念、规律，抓住主要因素，近似反映客观规律。这些概念、规律不再是直接形象，有些甚至与我们的日常生活经验相“违背”。比如点电荷的引入，人走路时摩擦力与人运动方向相同，人推物体的推力并不比物体对人的推力大等等。高中物理实验对瞬时量的记录、测定方法、实验数据处理分析的要求比初中上了一个很大的台阶。
三、结合学生和教材，初中物理老师和高中物理老师的教学内容的不同，决定了他们采用不同的教学方式和思维方式来进行教学。初中物理教师一般会采用形象具体的教学方式，比如与生活实际结合的图片、场景、实验等帮助学生通过分析现象归纳总结，建立新的物理概念。所以初中物理教师采用的是形象化的方式来进行教学，这样有利于学生同化并建构自己的物理知识结构。而高中的教学内容决定了高中物理教师不可能像初中物理教师一样采取形象化的方式进行教学，高中物理的知识内容更难，更抽象，更注重逻辑推理，分析物理的运动过程中的能量转化，运动状态的变化，更注重的是动态过程的物理量的变化分析。相对于初中物理的表面性，更深入，难度更大。所以初中物理成绩优异的学生到了高中如果没有很快的适应高中物理教师的教学方式，很容易导致学生产生学习上的困难。
1.2方法理论
鉴于以上原因，本文的理论基础如下：
（1）建构主义学习理论。建构主义的知识观认为学习科学知识是一个学习者主动积极构建新知识的过程，每一种新概念的建立都包含了科学探索和运用科学的过程。建构主义的学习观认为学生都是在原有的基础上进行学习的，原有的知识基础会起到一定的同化、顺应、平衡化的作用。这些基础知识即前科学概念，在前概念的作用下，科学的构建新的概念。因此教师的主导作用、导向作用、组织者的作用非常重要。要求教师发挥“导向”的重要作用，调动学生的积极性，帮助学生发现问题，及时解决问题。所以学生的学习过程要诱导学生不断建立新的目标，帮助学生清晰地认识到自己的目标，并形成自己的目标，再通过自己的努力达到目标。
第二章 初高中物理思维能力衔接的措施
本文就概念教学为例，以构建主义学习理论为基础来探讨初高中物理思维能力衔接的研究。
2.1注意渗透相应的物理学习方法
不管是初中还是高中的物理学习，都离不开新概念的形成，概念学习是学习物理的基础。在学好物理概念的基础上，学生才能进一步理解和学好物理定律和规律。例如如果学生没有理解什么是功，那么就无法理解什么是功的原理，更不要说有用功、额外功、机械功和机械效率的学习了。所以科学的帮助学生建立新的物理概念至关重要。
而物理概念的建立和形成都依赖于科学的思维方法，教师在教学的过程中要注意渗透相应的物理学习方法，例如：
（1）理想模型法。学好物理需要运用的是学生的抽象思维能力，建立合理的理想模型、理想化过程和理想实验，有助于学生科学抽象思维的发展。例如初中在学习光现象时，引入了理想模型——光线，但是光线实际上是我们看不见的，只是为了方便研究光的特性以及相关的规律（光的传播、光的反射定律、平面镜成像、光的折射、凸透镜成像等）而抽象出来的。磁现象中理想模型磁场、磁感线的建立，连通器原理中液片的建立等都需要学生运用抽象思维来建立新概念，学习新的规律。理想化过程初中阶段涉及到的内容也较多，例如：研究滑轮时很多情况下我们都不考虑滑轮与绳子之间的摩擦力，也不考虑绳子的重力，空气阻力等因素的影响，来探讨滑轮的特点，例如什么时候省一半的力或者滑轮组的机械效率。理想实验初中阶段也涉及到，例如：在探讨真空不能传声的“真空铃”实验中，用抽气机将玻璃钟罩内的空气抽出形成真空。但是只能将罩内的空气逐渐变稀薄，不能抽到绝对的真空。在这里就是利用了“理想实验法”，在实验的基础上，进行合理、科学的推理得出结论，建立“真空不能传声”这样的一个概念。这种理想化的方法都需要学生利用抽象思维进行学习。高中物理中“质点、点电荷、理想气体、简谐振动等概念”都需要这种科学的抽象思维方式来进行学习。
（2）转化法：在实验探究过程中，当实验现象不明显或不易于直接观察到时，可采用“转化法”将实验现象放大，转化为我们容易直接观察到的现象；将难以直接测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题的思想方法叫转化法。例如在初中物理“声音是如何产生的?”教学中，要让学生观察发声体在振动，就需要运用转化法，将不明显的发声体的振动现象明显化，可将发声的音叉放到水中，会观察到很明显的水花。
这种思维方式让学生学会换一个角度去思考问题，解决问题。也就是要学会从多个角度考虑问题。这种思维方式在初中物理中运用的比较多诸如：通过用微小压强计中的水位高度差来反映压强的大小；通过小灯泡亮度的比较来比较电阻的大小，是将不可见的电阻转换为直观的亮度来反映等。这种思维方法在高中物理中也运用的很广泛，并且要求更高。高中物理要求学生学会转化研究对象、研究变量、参考系等方法去考虑问题。逆水行舟途中，木桶掉入河中，桶入水后立即随水流动。10分钟后发现，马上掉头追赶，设掉头后船对水的速率不变且掉头所用时间不计，则追上木桶所用的时间是多少分钟？
解析：此题以河岸为参照物求解相当麻烦。若选水为参照物，研究船相对水的运动可大为化简。由题意，船往返相对水的速率不变。而木桶掉入水中相对水是静止的，这样往返距离相同，因而时间也相同，即追上木桶所用时间是10分钟。
在研究物体运动过程中，选择一个合适的参照物是十分重要的。在解题的时候，一般选择地面或相对地静止的物体作为参照物，几乎形成了思维定势。但在某些问题中，恰当的选取参照物可以简化问题，便于更直观的分析和求解。
(3)类比法:是指根据学生已经了解的事物的特征或属性去说明和比较新事物的特征，从而帮助学生建立新事物的概念。例如，初中物理中学习电压，是用水压来类比来进行的。抽水机→水压→水流类比得到电源→电压→电流，在这里就是运用类比法帮助学生建立电压的概念。到了高中，同样要求学生运用类比法去建立一些新的概念，比如电场类比于重力场，电势差类比于高度差，电势能类比于重力势能。可见在初中和高中物理中，类比也是物理教学中一种常用的方法。
在物理学习中需要运用的物理思维方法有很多，在此不在赘述。学生的思维是随着年龄的增长而不断变化的，在初中阶段学生的思维在向抽象思维过渡，到了高中时需要教师降低难度，帮助学生成功地从初中过渡到高中，完成好初高中物理思维的衔接工作。
2.2采用直观教学
物理本就是一门较为抽象的科学，如果要求具有形象思维的初中学生去思考非常抽象的物理问题，不太符合学生的认知规律，而且也会让学生产生学习上的阻力。所以可以采用直观教学帮助学生将抽象的物理问题变得直观形象便于学生接受，丰富学生的感性经验，激发学习兴趣，从而使他们能够正确理解抽象的物理知识，并使他们的观察和思维能力得到培养、训练和发展。
2.2.1直观教学的类型及应用
直观教学是以学生的心理特点为依据，采用的符合学生认知规律的一种形象直观的教学方式，为了帮助学生掌握抽象的理论知识，发展学生的注意力、观察力和抽象思维能力。直观教学主要有三种类型：实物直观（各种实物、标本、实验、实习、参观）、模像直观（图片、图表、模型、幻灯片、录音、录像、教学电影等）、语言直观。
在物理概念教学中，有些较为抽象的概念则需要直观教学来帮助学生建立新的概念。例如在初中物理中，阻碍物体相对运动（或相对运动趋势）的力叫做摩擦力。摩擦力的方向与物体相对运动（或相对运动趋势）的方向相反。很多学生受到生活经验的影响，始终很难突破摩擦力也有可能成为动力，并且与物体的运动方向相同的观点。这时我们只要采用形象直观的教学手段，采用ppt播放用传送带运送货物来分析货物运动的动力及其方向，就很形象的能够建立摩擦力的概念。
物理是一门实验科学，也就是说物理的很多理论都是建立在实验的基础上的，没有实验我们也就无法检验一个物理理论是否是正确的。实验法是学生在教师的指导下，使用一些仪器设备，通过一定的实验计划，进行具体的实验操作来体验和收集相关的实验数据，从而获得相关知识的方法。这是物理学科中最常用的一种教学方法。又例如初中物理中较难的概念电磁感应现象，学生在生活中缺乏相关的感性经验，要建立这个概念比较难，这时教师可以借助实验来进行教学，然后再让学生分组实验，体验和探究，通过观察实验科学的建立物理概念。又如在认识天平和学习天平的使用时就必须要借助实物，让学生观察天平的各个结构，具体操作和使用实物天平，才能达到好的教学效果。物理之所以难是因为很多概念比较抽象，没有具体的实际对象或相应的实际情景。所以在物理教学中尽可能运用直观教学帮助学生正确理解和建立抽象的物理概念。
2.3扩大关键特征
概念是指事物的基本属性和基本特征，是一种简单的表征形式。特征本身又是由更基本的成分组成，如知觉特征、功能特征、关系特征等。实验研究和教学经验证明，概念的关键特征越明显，学习越容易，无关特征越多、越明显，学习越难。因此，在概念教学中，可以采用扩大有关特征（定义的特征）的方法，促进概念的学习。扩大关键特征可以采用实物、挂图等手段，使关键特征明显化，从而使获得的概念精确化。例如，建立杠杆概念时，需要向学生用实物展示生活中所用到的不同类型的杠杆，如核桃夹、筷子、剪刀、羊角锤、扳手等，并让学生使用它们，然后再用图片展示出我们在使用这些杠杆时的情景，找出它们所存在的共同特点—也就是杠杆概念的基本特征：有力的作用、围绕着固定点转动、坚实的物体，从而建立杠杆的概念。又例如在学习声音是怎样产生时，可以在发声的物体上放上小纸屑或是一杯水，通过观察纸屑的振动或水的振动，从而可以发现振动的物体有声音产生，不振动的物体没有声音产生，在这里也是采用扩大关键特征的方法帮助学生建立声音是由物体的振动产生的。
2.4注意加强基础训练，培养学生的逻辑思维能力
逻辑思维是借助于概念、判断、推理等思维形式所进行的思考活动,是一种有条件、有步骤、有根据、渐进式的思维方式,是物理学科学生能力培养的核心。因此，在物理新课标教学中必须着力培养学生的逻辑思维能力。
如果被研究的对象在多个事例中只存在一个相同的情况，那么这个情况就是这个研究对象的原因。例如在事例1、2、3中，被研究的对象a分别与ABC、ADE、AFG各个因素有关，但在三种情况中都与一个共同的因素A有关，因此我们可以推出A与a有因果关系。在物理概念教学中，有很多运用这种逻辑思维来建立概念的情况，例如：机械运动：在做机械运动的物体都可以发现它们的位置有变化，所以可以得出机械运动是指物体的位置发生变化的概念。当然类似的概念还有很多：力、弹力、重力的方向、声音产生的原因等。
又如在定性或定量讨论两个物理量之间的关系时，一般采用下例的逻辑思维:在事例1、2、3中，A1、B、C, A2、B、C, A3、B、C,三种不同的条件分别产生三种不同的结果a1、a2、a3，因此可以确定A1、A2、A3与a1、a2、a3之间的定量关系。例如不同质量的物体用弹簧测力计测出它们在相同情况下的所受重力，计算出重力与质量的比发现是一个定值，因此可以推出物体所受重力与物体的质量有关，并且是成正比例关系的。诸如此类的概念教学还有很多，例如滑动摩擦力的影响因素，电流与电压、电阻的关系，焦耳定律等都依赖这种逻辑思维。所以在物理概念教学中要帮助学生学会运用逻辑思维来进行分析推导，可以加深学生对一些较为抽象概念的理解。
当然本文只是作为初中物理教师从初中阶段来说对与初高中物理思维衔接的一些看法，还需要初高中物理教师多多沟通交流，一起携手共同面对和解决学生所遇到的问题，相信学生一定能顺利的完成高中物理的过渡。
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