高中物理教学论文 构建物理知识网络，减轻学生学习负担（通用） 11页

构建物理知识网络，减轻学生学习负担 ‎ 内容摘要：‎ 中学物理教学是通过对各知识点的分课时教学完成的，是以物理知识点为课时教学的活动中心。这种“点式”教学容易导致学生“只见树木，不见森林”，忽略了物理知识间的整体联系。而构建物理知识网络把具有相同特点或相似性质的物理知识和物理方法用并网方式联结起来，把具有上下逻辑联系和逐渐深化发展的物理知识用串网方式联结起来，把具有相同物理思想方法的知识用跨网方式联结起来，这样就将物理知识编织成网，从而完成从局部到整体的系统认识，真正让学生学到系统全面的知识。‎ 关键词：‎ 网络    并网联结    串网联结    跨网联结 中学物理教学是通过对各物理知识点的分课时教学完成的，是以物理知识点为课时教学的活动中心。这种“点式”教学容易导致学生“只见树木，不见森林”，忽略了物理知识间的整体联系。构建物理知识网络，就是要寻找各物理知识点之间的内在有机联系，把知识点珠联起来，编织成网，完成从局部到整体的系统认识，真正让学生学到系统全面的知识。‎ 一、       构建物理知识网络的理论依据 从系统论来看，任何一个系统的整体功能等于各孤立部分功能的总和，加上由各部分之间的相互联系而成结构时所产生的结合功能。若是一个有合理结构的整体，其整体功能总是要大于各个部分功能之和。这就启示我们在物理教学中要构建合理的知识网络，重视学科知识结构的教学。‎ 美国近代心理学家布鲁诺把结构教学的重要性放在首位，他强调指出：“不论我们选教什么学科，务必使学生理解该学科的基本知识结构。”布鲁诺认为，掌握学科结构对学生有以下特殊作用：①有利于理解学科内容和本质；②有利于知识的记忆和再现；③‎ 有利于知识的迁移，即用一种已学过的模式去理解其他类似情况或某些特例；④能够缩小“高级”知识和“初级”知识之间的差距。这进一步说明了知识结构教学的重要性。‎ 近年来，我国有些学者提出，物理教学内容应该包括如下六大类：①物理知识（包括理论知识和实验基础）；②物理观念；③物理学方法；④物理知识结构；⑤物理应用；⑥物理技能。他们还认为：不掌握物理知识结构就无法达到学习物理的目的。这说明物理知识结构教学已逐渐被我国教育界所重视。‎ 二、构建物理知识网络的主要类型 物理学是一门具有严密逻辑结构的知识体系。因此，学物理不能囿于单独的知识点，割裂知识间的有机联系。笔者在教学实践中十分重视物理知识结构教学，经常指导和帮助学生编织物理知识网络，收到了较好的教学效果。经过多年的积累、反复整理，概括形成了如下三种建网方式：‎ ‎1．             并网联结 并网联结是通过揭示知识的共性来实现，对具有相同特点或相似性质的物理知识和物理方法可采用这种联网方式。‎ 例如，物理公式中的比值型定义公式：R=U/I、C=Q/U、g=G/m、E=F/q、B=F/IL、n=Sini/Sinr等，容易看出，作为分子、分母的物理量发生改变，这类公式的比值不会变化，它们没有函数上的正反比关系，这是共性，可作为并网点，这些公式构成了物理公式系统中的一个子系统。‎ 又如，物理量中的矢量：力F、位移S、速度v、加速度a、动量P、冲量I、电场强度E、磁感应强度B等，它们共同遵守平行四边形运算法则，因此，平行四边形法则是物理矢量的并网点，掌握了力的合成和分解，其它矢量问题便也迎刃而解了。‎ 并网能聚合知识，有利于知识的迁移，只要突破其中一点，就能带动一片。‎ ‎2．             串网联结 串网联结是通过整理知识间的依从关系来实现，对具有上下逻辑联系和逐渐深化发展的物理知识可用串网方式联结。‎ 例如质量概念的发展，从物体所含物质的多少→惯性的大小的量度→万有引力的原因→爱因斯坦的质能方程，从具体到抽象，低级到高级，构成一条质量概念的进化链。‎ 再如，对质点运动的研究，从匀速直线运动（a=0）→匀变速直线运动（a=常数）→匀速圆周运动（a的大小不变、方向变）→简谐运动、机械波（a大小、方向都变），以加速度变化为主线，从简单到复杂，从初级到高级，螺旋式上升。‎ 串网联结缩小了“初级”知识和“高级”知识的差距。‎ ‎3．             跨网联结 跨网联结是通过对不同知识的分析对比，从“形异”中找出“神似”来实现。它使网络联系从平面转向立体，联结跨度大，对具有相同物理思想方法的知识都可进行跨网联结。‎ 例如，分析对比重力场和电场的性质，可以发现两者有很多相似之处：①重力G=mg和电场力F=qE都是保守力；②重力势能Ep=mgh和电势能ε=qU都是位能，其大小都与零势能面的选择有关；③重力做功与电场力做功都与路径无关，重力做功与重力势能改变量的关系W=－△Ep电场力做功与电势能改变量的关系W=－△ε两者完全相似；④物体在重力场中的平抛运动与带电粒子在电场中的类平抛运动都属于恒力作用下的匀变速运动；⑤重力场中的高度h与电场中的电势U都与参照点有关。学生对重力场的性质掌握得较好，通过这样的对比分析，知识得到了自然的同化，因而，学习电场的性质也就顺利多了。‎ 跨网联结促进了新旧知识的同化，有利于学生巩固旧知识，理解新知识。‎ 三、指导学生构建物理知识网络 构建物理知识网络过程本身就是培养学生学习方法，提高学生学习能力的过程。教师可根据教学内容有计划、有目的地指导学生构建知识网络，在授新与复习中通过明示与渗透相结合的方法来逐步实现。‎ ‎1．在授新时指导学生构建物理知识网络 在学习新知识时，应让学生了解该知识点所处的“环境”和“地位”，即了解与该知识点有关的前后相关内容和它在整体中承前启后的作用，要沟通新旧知识的联系，并为后继知识设好铺垫。‎ 例如，在讲解了奥斯特电流磁效应后，我及时在投影屏上向学生展示如下知识链：‎ 并及时向学生们指出，奥斯特的发现激起了科学家们极大的兴趣，于是，安培研究了电流方向和周围磁场方向间的关系，归纳出安培定则；安培又根据通电线圈的磁场与条形磁铁的磁场等效相似，提出了分子电流假设，正确预见了磁现象的电本质；安培对电磁作用的研究得到了磁场对电流的作用规律——安培力公式；接着，人们又自然地根据对称思想研究磁生电，勤奋的法拉第终于经历十年探索，找到了电磁感应规律，后来麦克斯韦提出了电磁场理论，预见了电磁波的存在，不久被赫兹实验证实，使经典电磁场理论达到了完美的顶峰，就就是电磁学的发展简史。‎ 又如，在讲授“物理光学”章言部分时，我的做法是先向学生展示如下知识网络图：同时附加简要说明。通过这样的“串网”学习，理顺了各个知识点前后左右的逻辑关系，使知识有了合理的顺序，不易混淆。‎ 物理学的发展史往往是一条天然的知识链，一环扣一环，其中的每一个知识点都起着承前启后的作用，它们既可以作为新课的引子，又可以构成复习的主线。‎ 再如，在氢原子核外电子运动的规律的教学中，我就用“跨网”的方式，将卫星绕行星运动与之联结起来，因为它们有很多“神似”之处：①都隶属于匀速圆周运动模型；②受力都与距离平方成反比，即；③运动速率都与轨道半径平方根成反比，即；④周期都与轨道半径三次方平方根成正比，即。学生只要掌握了天体运动规律，通过这样的“跨网联结”，新知识得到了合理的同化，掌握核外电子运动规律也就顺理成章了。‎ ‎2． 复习教学中指导学生构建物理知识网络 在日常的教学活动中，学生头脑中形成的常常是一个一个孤立概念和物理量，一个一个孤立的定律和定理，不能形成网络，不能从整体上把握知识，因而，很难综合运用知识去解决实际问题。因而必须让学生及时总结整理所学知识，掌握知识之间的内在联系，把已学知识编织成网。‎ 比如，在力学各章节复习结束以后，我就以力和能为主线，把力学基本规律用“串网”的方式将它们联接起来。‎ 在力的主线下，牛顿定律是核心内容，另两条副线可看成是牛顿定律的扩展和延伸，并且可以由牛顿定律推导得到。在能量主线下，能的转化和守恒定律是核心知识，而动能定理、机械能守恒定律则是能量转化和守恒定律的具体表述，它们是具体和一般的关系。‎ 又如，经过高三第一轮复习后，学生对物理的各种受力情况和运动情况有了全面深刻的理解，这时，可构建应用牛顿第二定律解题的知识网络。我把全班同学分成几个四人小组，让他们分别列出高中阶段学过的所有能产生加速度的力和所有加速度公式，学生经过思考回忆，相互补充，能列出所有产生加速度的力和加速度公式，然后，师生共同整理成如下的知识网络图表：‎ 已知（求）                                          求（已知）‎ 并且及时点拨学生：有关牛顿第二定律的问题多似牛毛，物理背景复杂多样，归纳起来只有两类：①已知物体受力情况，求运动情况；②已知物体运动情况，求受力情况。因此，受力分析和运动情况分析是解决问题的关键，这是这类问题的“并网点”，而圆周运动、天体运动、简谐运动都是牛顿第二定律的特殊应用。学生普遍反映，这样的建网使他们学到了系统的全面的知识，可谓活学活用，使他们一下子觉得书本变薄了许多。‎ 物理知识之间都是有机联系着的，物理知识点的教学方法有很多是有共性的，物理问题的处理方法也有很多是相似的，因此，构建物理知识网络不仅有其可行性，而且还有不少空白有待挖掘。‎ 四、构建物理知识网络的意义 我在教学实践中深切体会到构建物理知识网络对学生学好物理有以下几个优点：‎ ‎1．储存知识恰当方便。物理知识经网络化组织以后，理顺了它们前后左右的逻辑关系，使知识有合理的顺序，有条不紊，各有其位。‎ ‎2．网络化的知识容易巩固掌握，不易遗忘。因为，它得到前后左右各知识的衬托和支撑，犹如滴水汇入大海不易干涸。‎ ‎3．编织成网的知识便于检索提取有用的知识，因而，解决问题灵活快捷。‎ ‎4．网络化的知识还便于记忆和再认，记住一个可带出一串，减轻了学生学习的负担。‎ ‎5．知识网络化后，易于发生联想，展开活跃的科学思维，因而，容易吸收新的知识。‎ 其实，构建物理知识网络的过程本身就是培养学生学习方法，提高学生学习能力的过程。教师引导学生逐渐从不善于学习过渡到善于学习；从无序低效率学习进入到有序高效率学习；从埋头苦读转变为活学活用。建网也是对学生原有知识信息的再加工处理，去粗存精、舍繁就简，优化无序为有序，优化学生的知识结构，让书本越读越薄，从而达到减负增效的目的，建网还能改善学生的科学思维品质，通过对知识间各种关系的梳理，如因果关系、递进关系、并列关系、从属关系、包容关系和辨证关系等多种关系的剖析，提高了学生的分析能力综合归纳能力。‎ 因此，构建物理知识网络，实际上就是让学生更高效科学地进行学习，并掌握活的知识，它不但是学好物理的良策，而且这种学习方法也为其他学科的学习提供了有价值的借鉴，这些正是素质教育所追求的。但是，整个中学阶段的物理知识可谓浩如烟海，要想建立健全的物理知识网络谈何容易，笔者只是在日常教学中有意识地做了点粗浅的尝试，难免挂一漏万，把它整理成文，无非起个抛砖引玉作用罢了。 ‎