淺析如何培養(yǎng)高中學(xué)生做物理習(xí)題示意圖的能力

摘 要：物理是一門相對抽象和客觀的學(xué)科，特別是一些物理概念和規(guī)律，單靠文字難以理解，這就需要充分讀懂物理的特殊組成語言。對于物理學(xué)科來講，其是由文字、符號、圖像組成的，三者相互補(bǔ)充、相互轉(zhuǎn)換，通過示意圖能幫助學(xué)生更好地理解物理產(chǎn)生的過程、情境以及推理過程，能使學(xué)生靈活、主動地運(yùn)用示意圖，它不僅能幫助學(xué)生更好地分析理解問題，還能很好地培養(yǎng)他們的思維能力，幫助他們更好地進(jìn)行物理學(xué)習(xí)。但在實際物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生在解題時使用示意圖的意識還比較薄弱，而且能力不強(qiáng)，大多只是教師在教學(xué)時采用較多，在實際解題時學(xué)生更習(xí)慣用文字和符號，很少有學(xué)生在解題時采用示意圖作為輔助。將從示意圖在物理習(xí)題解題中的作用出發(fā)，對如何培養(yǎng)高中生物理習(xí)題示意圖的使用能力進(jìn)行探討，以期更好地豐富學(xué)生的思維能力，提高其利用圖像處理數(shù)據(jù)的能力。

關(guān)鍵詞：高中物理；習(xí)題解題；示意圖；解題能力

從古至今，圖形都是很好的接受、交流工具，在不同場合、不同人員的溝通交流中發(fā)揮著不同的作用。高中物理是高中階段的基礎(chǔ)學(xué)科，其除了教授學(xué)生物理知識外，還有個很重要的目的，那就是培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。高中物理所涉及的概念和定律十分客觀和抽象，而示意圖正是幫助我們將抽象思維轉(zhuǎn)化為形象思維的關(guān)鍵，通過圖形能夠建立起物理事物及其變化的圖形軌跡，能夠直觀、形象地展現(xiàn)兩個物理量之間的關(guān)系，其能有效幫助學(xué)生更好地認(rèn)識物理本質(zhì)，更好地進(jìn)行物理學(xué)習(xí)，還能幫助學(xué)生更好地豐富其思維能力，有效提高其圖形處理數(shù)據(jù)的能力，因此使用示意圖作為協(xié)助來進(jìn)行物理問題的分析十分重要，能讓人直觀找到問題所在，從而更好地解決問題，是物理學(xué)習(xí)很好的工具。但在實際研發(fā)中我們發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生在解題的過程中并沒有使用示意圖進(jìn)行輔助的意識，本文我們將就這一問題進(jìn)行探討。

一、關(guān)于物理習(xí)題中的示意圖

所謂示意圖是指為了說明內(nèi)容負(fù)責(zé)的事物的原理或輪廓而繪制的圖，示意圖是物理學(xué)科教學(xué)、分析過程中常用的圖示，其能形象地說明物理情景、過程、現(xiàn)象或?qū)嵨锴闆r。在物理學(xué)科中所涉及的示意圖內(nèi)容很多，有受力圖、狀態(tài)圖、過程圖、各種視圖等，但高中階段所包含的主要有三方面：①實物或裝置的簡要表示，如：電路圖；②對概念和規(guī)律的說明，如：受力圖、電流圖等；③用來解說物理現(xiàn)象實施過程的過程圖，如：驗電器的感應(yīng)帶電過程等。通過示意圖能將原本客觀、復(fù)雜、生僻的各種原理、定律變得形象、簡明，通過圖畫這種生動的表現(xiàn)形式，能使學(xué)生對實物有更生動、更具體的認(rèn)識。

二、示意圖在物理習(xí)題解題中的重要作用

1.有效培養(yǎng)學(xué)生思維的整體性和形象性

首先，在物理習(xí)題中使用示意圖進(jìn)行輔助，一般不會有太多的藝術(shù)或繪畫技巧的要求，大多時候指的是通過線條和符號來進(jìn)行繪制，通過示意圖能再現(xiàn)習(xí)題所述內(nèi)容的本質(zhì)，使抽象的物理問題變得形象起來，這能使學(xué)生的抽象邏輯思維和形象思維得到統(tǒng)一，從而能有效幫助學(xué)生提升形象思維，再進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合思維素質(zhì)。其次，在現(xiàn)實中，任何問題的解決方式都不是單一的，學(xué)生必須要學(xué)會從多方面來思考問題。通過示意圖，則能有效提高學(xué)生思維的整體性。對于學(xué)生來講，能有效通過提高思維整體性來實現(xiàn)思考方式的融會貫通。高中階段的物理相比初中會困難很多，很多問題都是有多個子問題組合在一起的復(fù)雜問題，這就要求我們通過題目中各個部分的分析，再根據(jù)示意圖把各部分內(nèi)容通過物理規(guī)律統(tǒng)一起來，讓學(xué)生養(yǎng)成總—分—總的整體性思維方式。通過這種方式能有效降低題目的難度，并能有效提高解題的靈活度。

如：在焦距為35 cm的凸透鏡主軸上放置一支蠟燭，得到一個放大率為4的虛像，問：如果想要得到放大率為4的實像，蠟燭應(yīng)怎么移動？在解題時，我們首先可以繪制出成虛像的示意圖，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律繪制下圖，再根據(jù)凸透鏡放大成實像的規(guī)律，進(jìn)行圖的補(bǔ)充分析，再配合公式，則很容易解答此題，得出蠟燭往凸透鏡的反方向移動，移動18 cm則可得到放大率4倍的實像。

2.有效提高學(xué)生的物理創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維是人的大腦對客觀事物的第一能動反映，創(chuàng)造性思維是創(chuàng)新的根本，在物理習(xí)題中，創(chuàng)造性思維能有效幫助學(xué)生從另一個角度看問題，從多個角度解決問題，而示意圖則是重要的物理語言，其能有效地為學(xué)生從多方面思考問題、解決問題提供方向，幫助他們更好地解決問題。通過示意圖，能有效培養(yǎng)學(xué)生的整體思維和形象思維，這就讓學(xué)生經(jīng)歷了形象思維→抽象思維→形象思維的過程，這樣的思維運(yùn)動對于高中生的創(chuàng)造性思維培養(yǎng)來講是十分有利的，拋開公式、定律、文字，單獨(dú)通過圖像，學(xué)生的思維變得更靈活，不同人則可以從不同角度更好地理解問題，因此在教學(xué)過程中，我們都應(yīng)盡可能地使用示意圖，幫助學(xué)生有效提升創(chuàng)造性。

3.有效提高學(xué)生的審美情趣

示意圖不像固化的文字和符號，它的形象更直觀、更有表現(xiàn)力，讓人一目了然，但示意圖的繪制，除了要有分析能力、邏輯思維能力，還需要有較強(qiáng)的形象思維以及空間想象力。從另一個角度來看示意圖，它是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模嵌?、理論的體現(xiàn)，可又是隨意的，是思維的隨意，如：我們在分析物體受力過程的示意圖中，通過幾筆簡單的線條，就形象地勾勒出了力作用下的物理過程，一根簡單的曲線給人一種力量走向的感覺，這種嚴(yán)謹(jǐn)性和隨意性的組合則生成了一種新的理性的工業(yè)美，由此可見，通過對物理示意圖的學(xué)習(xí)、繪制、講解，本就是一個創(chuàng)作美、展示美的過程，因此其可有效提升學(xué)生的審美情趣。

三、目前學(xué)生利用示意圖解題的問題

高中物理學(xué)習(xí)過程中，習(xí)題是解決物理問題的關(guān)鍵，不難發(fā)現(xiàn)幾乎所有的物理習(xí)題都是命題者根據(jù)物理概念、規(guī)律，再結(jié)合生活的實際情況，形成抽象化、模型化的物理問題，這些問題形成的習(xí)題主要目的在于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)造能力以及解決問題的能力。解答這些習(xí)題，解決這些問題對于我國未來人才的培養(yǎng)來說都是非常有利的，若在這一過程中能通過示意圖的方式來進(jìn)行解題，不僅能使整個物理過程變得更加直觀、形象，還能有效激發(fā)學(xué)生的思維，讓他們找到同一習(xí)題的不同解法。但從目前來看，學(xué)生在高中物理習(xí)題解答的時候?qū)κ疽鈭D使用并不多，研究發(fā)現(xiàn)，目前學(xué)生在利用示意圖解題存在著一些問題：大部分學(xué)生表示肯定示意圖對解決問題的積極作用，但很多學(xué)生的繪圖能力有限，在繪制示意圖的時候，無法正確表示出自己想要表達(dá)的意思，也無法正確表述出題目的意思，當(dāng)然這與教師的教學(xué)方式有一定關(guān)系，很多教師會直接給學(xué)生繪制好的圖，而不會去告知學(xué)生如何分析、如何畫，缺乏教師的正確引導(dǎo)也是高中物理習(xí)題過程中學(xué)生不具備繪制示意圖能力的主要原因。

四、從多方面出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生物理習(xí)題過程中運(yùn)用示意圖的能力

1.充分發(fā)揮教師的示范作用，讓學(xué)生擁有做圖的能力和做圖的習(xí)慣

示意圖是物理學(xué)習(xí)過程中非常重要的工具，我們要充分利用這一工具，并發(fā)揮其價值，但要培養(yǎng)學(xué)生物理習(xí)題充分運(yùn)用示意圖的能力，首先就需要培養(yǎng)他們作圖的能力，對此教師應(yīng)端正態(tài)度，正確認(rèn)識示意圖的作用和意義，要教會學(xué)生怎么去分析、怎么繪圖，而不是直接畫好給學(xué)生講解，除了要教學(xué)生畫圖，讓學(xué)生擁有繪圖的能力外，還需幫助學(xué)生養(yǎng)成繪圖的習(xí)慣，對此，要對學(xué)生進(jìn)行專門的要求和專門的訓(xùn)練，設(shè)計專題，讓學(xué)生集中進(jìn)行繪圖訓(xùn)練，幫助學(xué)生養(yǎng)成用圖解題、用圖分析的好習(xí)慣，要不斷給孩子們布置練習(xí)題，并且?guī)椭麄冊谀X海里形成相應(yīng)的表象，再通過其蘊(yùn)含的物理規(guī)律來構(gòu)建出過程示意圖，以此來分析習(xí)題的本質(zhì)內(nèi)容。教師應(yīng)讓學(xué)生養(yǎng)成先讀題，再審題，再做圖，最后再答題的好習(xí)慣，并且要鼓勵他們通過示意圖做到一題多解，思考多種方法來進(jìn)行解答。

2.幫助學(xué)生提高圖線構(gòu)建能力，重視構(gòu)圖過程

大部分學(xué)生都非常清楚示意圖的重要作用，但自己卻畫不出來，幾乎所有學(xué)生的自主構(gòu)圖能力都非常弱，教師除了應(yīng)教學(xué)生怎么畫以外，還要重視這個問題，要幫助學(xué)生去思考，引導(dǎo)他們?nèi)ハ?，讓他們能自己動腦、再動手。對此，教師可從簡單的圖開始，給學(xué)生灌輸一些素材，如：日常生活中素材的表達(dá)方式，陰影的表達(dá)方式，投影的表達(dá)方式等等，只有讓學(xué)生看得多、做得多，他們才能最終有效地畫出來。在構(gòu)建圖的過程中，教師應(yīng)加強(qiáng)指導(dǎo)，對于錯誤問題和錯誤的表示方法應(yīng)及時糾正，只有這樣才能不斷提高學(xué)生的自我構(gòu)圖能力。除此，對于一些跨度大、復(fù)雜的物理函數(shù)圖象，教師則需要遵循函數(shù)的計算規(guī)律，從基礎(chǔ)開始引導(dǎo)，首先幫助學(xué)生建立模型，讓學(xué)生通過模型了解這個函數(shù)圖象的基礎(chǔ)，再引導(dǎo)他們確定坐標(biāo)，繪制出相應(yīng)的定位點，最后讓他們?nèi)ミM(jìn)行線的連接，總之，把每一個步驟告知學(xué)生，讓他們知道來龍去脈，明白構(gòu)圖的過程和步驟，而不是“模仿”教師畫。

3.加強(qiáng)實驗教學(xué)，豐富圖象素材

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗在物理中的作用非常重要，對學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、思維能力都有著很好的提升作用，而示意圖則是實驗在紙上的表達(dá)方式，我們要培養(yǎng)學(xué)生繪圖、用圖的能力，首先就要讓學(xué)生明白實物是怎樣的，這就需要加強(qiáng)實驗教學(xué)，一方面通過實驗，讓學(xué)生親自動手設(shè)計、操作，幫助他們?nèi)ジ兄?、去體會這些實際的物理理論、定律，同時實驗也能給他們更多的想象空間和繪圖素材，這樣一來，在便于他們理解的同時，也能有效地幫助他們提高示意圖的構(gòu)圖能力。其次，通過實驗，讓學(xué)生切實地去感受變量的相互作用，再讓他們通過這些相互作用來構(gòu)建相關(guān)函數(shù)圖象，以查看變化趨勢，這樣一來能讓學(xué)生的感受更加深刻，也更有學(xué)習(xí)興趣，而且只有親身體會了，才能更深刻地感受這些物理規(guī)律的變化。需要注意的是，實驗不能像傳統(tǒng)的實驗?zāi)菢樱寣W(xué)生照著步驟做，而是要給學(xué)生探索的機(jī)會，讓他們能自己想辦法解決問題，否則無法達(dá)到實驗的真正作用。

通過示意圖來解決物理問題，能有效地將復(fù)雜的問題簡單化，抽象的問題具體化，我們能通過示意圖，快速地找到解決思路和解決方法，并且能有效地拓展我們的思維，幫助我們找到多種解決問題的辦法。這就需要我們加強(qiáng)物理學(xué)習(xí)過程中對圖形的掌握，擁有繪圖的能力和意識，學(xué)會用示意圖這一工具來解決復(fù)雜的物理問題，從而達(dá)到有效提高物理解題效率的目的。

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作者簡介：龍家礎(chǔ)（1980.12—），男，苗族，貴州錦屏人，碩士，中教一級，研究方向：高中物理教學(xué)。