初三物理教学反思案例

初三物理教学反思案例

初中物理教学运用数学图像的案例探究

在新课程改革的今天，进入初中阶段，学校根据学生的知识积累情况开设了《物理》这门课程，学生可以在寻求适合自己潜力的方向上获得最大的发展。对于中学生来说，物理学习是促进学生全面发展，提高学生综合素质的一项重要内容，也是中学生学业水平的必修科目之一。随着教改的深化，初中物理教学大纲、教材都相对降低了要求，然而在教学过程中仍旧存在一个问题，学生普遍反应，在初二上学期学习物理只需花很少的时间，上课听讲、课后完成作业，知识基本上就掌握了。而下学期在物理上所用的时间多，上课听讲、认真的看书，课后还是有许多题目不会做。产生这种现象的原因主要有两点：一是初二物理上学期知识简单，直观性强，学生能容易的用所学知识解释一些自然现象，而下学期物理知识变难许多，与数学知识联系密切，有些规律要通过学生自己理解、总结，有些规律与生活中的现象相悖；二是学生的年龄特征决定的，初中学生主要是培养形象思维，再上升到抽象思维，提高思维深度。从教材看来，思维形式的提高也很明显。初中教材从具体的事物、具体的自然现象中总结规律；教材将具体的实物抽象为理想的模型，比如磁场、杠杆、光线等，因此要通过研究这些理想模型的运动来总结规律。为了学生能适应物理的学习，在教材里附了很多实物和数学图像，帮助学生理解抽象的物理知识。为了更好的推广在物理教学中运用数学图像，便于学生对物理知识、规律的理解，我开展初中物理教学中运用数学图像的案例研究。

一、课题概念界定

图像是表示物理规律的方法之一,它可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系,形象地描述物理规律，达到比用文字表达更易理解的效果。图像题往往把一些条件、数值等因素隐藏在图像之中,极易被解题者忽视,从而造成解题错误、或解题冗繁、或认为题目条件欠缺而束手无策.充分挖掘这些隐含因素是正确解题的必要前提.本课题就这类图像题中隐含因素的挖掘作一浅析。借助图像研究物理，在进行抽象思维的同时,利用图像的视觉感知,有助于对物理知识的理解和记忆,准确把握物理量之间的定性和定量关系,更利于深刻理解问题的物理意义。

二、本课题要解决的问题

（一）在探究过程中用数学图像表述重要的物理规律和物理过程

（二）在学生练习过程中应用数学图像描述物理过程及答案

（三）用数学图像表达物理过程的综合知识应用

三、课题的理论依据及研究现状

（一）课题的理论依据

人的智力是多方面的，以语言和数学教学为重点的教育，忽视了非常重要的其他方面的能力，诸如人际交往能力、实践能力。老师应全面的评价人的智能表现与特征，使教育更加指向完整人的培养。教育要力求实现对各种潜能的开发，但面对人身上存在的优势智力领域与弱势智力领域，教育者对不同智能的开发允许有不同程度。在多元智能的理论指导下，教育更有利于将人培养成完整且富有个性的活生生的人。教育要“面向现代化，面向世界，面向未来”的教改指导思想以及“以学生发展为本”的教育观念，落实到中学物理教学中，就是要使学生的基本科学素质、创新精神和实践能力以及物理学习能力和研究能力得到普遍提高。如何达到这一目标，关键是要找到切实有效的教学切人口。作为表示物理规律的方法之一的物理图像（这里指在直角坐标系中绘出的表示两个相关物理量之间关系的函数关系图线），它既能直观、形象、概括地反映某两个相关物理量之间的关系，也能将一些用抽象数学解析式或文字无法表达或表达不清的物理现象、物理过程、物理状态、物理规律包含其中；它既是丰富的物理信息（指隐含着的与横、纵坐标量关联的物理内涵）的载体，又是形象思维和抽象思维相互联系的纽带；它既是广泛应用于科学实验中分析实验数据的方法之一，也是理论研究时常用的手段之一。因此，物理图像以其特有的教育功能，在培养学生的基本科学素质、创新精神和实践能力方面，在提高学生的物理学习能力和研究能力方面，可起到非常重要的作用。物理课堂教学中重视有关物理图像的教学，充分挖掘利用物理图像的教育功能，是物理课堂教学实施素质教育很好的切入口之一。

（二）课题的研究现状

早在十七世纪以前，一些物理学家为了挖掘抽象的物理规律，借助了数学的图像探究出了波的振动规律、导体中的电流与电压、电阻的规律、波的干涉与衍射规律等。近代一些科学家借助空间立体几何知识探索天体的运动规律，为人类迈向宇宙做出巨大的贡献。现代一些学者也着手在物理教学中、科研创造发明中借助图像进行解决实际问题。

四、概念发生的机制分析

（一）概念发生的心理分析

物理是从八年级开始开设的一门课程。刚开始接触的是一些常见的自然现象，多数学生能说出一二，因此第一册物理前几章学起来很容易，学生感兴趣。随着知识的加深，数学计算及图像的综合应用，物理变难了许多，一些学生课堂上听不懂，题目不会做，成绩下降，心理上产生了恐惧感，变成讨厌学习物理课程，对学习物理不再感兴趣，致使对书本知识不再留意，产生恶性循环。

（二）概念发生的其它因素分析

1．数学知识的影响

由于物理上的有些规律或变化过程用语言表达出来有一定难度，而且不好理解，如能借助图像来表达便容易的多了。物理学习除了要掌握相关的概念、规律，还要进行相关的计算，才能达到教学大纲的要求。一些学生数学基础差，简单的函数图像也看不懂，这必然影响数学图像在物理教学中的应用。

2．学校教育的偏差

从总体讲，学校长期以来以应试教育为主导，智育第一，片面追求升学率。为了保证教学任务的完成，任课教师能借助图像去进行物理教学，但怕耽误课堂时间，致使学生练习这方面的题目及思考的时间减少了许多。另外，由于教师自身的原因，对挖掘课本中哪些知识点可以借助图像来研究把握不够好，使得物理教学借助图像研究不能灵活进行。

3．学生个体的因素

由于不同学生的理解能力不同（如男同学与女同学、年龄大的与年龄小的、智力正常的与弱智的），每个学生对物理知识的接受快慢不同，理解程度不同。这必然要求教师要借助一些好的、行之有效的方法，让更多的学生能理解知识。

五、解决问题的主要方法与途径

（一）阐明物理课堂中借助数学图像的重要意义，调动学生学习物理的热情

图像是表示物理规律的方法之一,它可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系,形象地描述物理规律，达到比用文字表达更易理解的效果。图像可以演示物理变化过程，把握变化规律，用图像法来描述物理过程则更直观，可以描述出其变化的动态特征，帮助学生理解物理变化过程，知道借助图像研究物理的益处，避免一些知识死记硬背，学会从图像中获取信息的能力，使一些知识更简单、明朗。例如：上图是海波熔化图像。通过图像明确了海波是晶体，此图像是吸热图像，晶体熔化时要吸热，该晶体的熔点是50℃；BC段是海波熔化过程，熔化过程中温度不变，熔化经过了4分钟，熔化后继续吸热，温度继续升高。其它很多相关内容都可以用图像记忆知识点，如浮力的大小与排开液体体积有关等。物理图像中隐含了很多信息，借助图像学习物理，容易理解。

（二）指导如何应用，使学生有章可循

研究07、08两年中考物理试题及大纲和教材，总结归纳出初中物理常涉及到的图像教学有：受力分析图、物理过程分析图，常规函数图像有：速度（V）与时间（t）的图像、路程（S）—时间（t）的图像、灯丝两端电压（U）与电流（I）的图像、质量（m）与体积的图像、振动图像、波动图像、晶体与非晶体的熔化图像、水的沸腾图像、凸透镜成像规律图像、交流电压与时间图像等。从图像的层次看，有“点”、“线”、“面”、“形”四个不同的层次。运用函数图像可以描述物理量之间的关系，当某个物理量一定时，用图像可以直接的看出另两个物理量之间的关系，是成正比或反比。这是数学在物理中的应用，弄清两个坐标轴各代表什么物理量，以便了解图像所反映的是哪两个物理量之间的相互转化关系，例如在研究电阻不变的情况下，电流与电压的关系。如果我们把电阻A和电阻B根据实验数据已经作出了如图所示的图像后，从图中明确了无论电阻A还是电阻B，电压增大电流也随着增大，不管怎么变化，电压与电流的比值始终不变，其比值等于该电阻的阻值。RA=5Ω，RB=10Ω，R=U/I即电阻一定时，电流跟电压成正比。或者电阻一定时，电流之比等于电压之比（I1/I2=U1/U2）。类似这样的还有压强与受力面积、压力的关系；同种物质质量与体积的关系；路程与时间、速度的关系等，都可以用函数图像找出相关物理量之间的函数关系。

（三）具体操作与实践，

将07、08两年的中考试题拿过来认真研究，整理归纳，总结出物理教学中借助图像研究的思路：利用函数图像确定物理量的大小，以及确定物理量的范围，避免一些复杂烦琐的运算，利用图像使复杂的过程简单化，该步要有必要的辅助。比如：有两个阻值不同的定值电阻R1、R2，它们的电流随电压变化的I—U图线如图所示．如果R1、R2串联后的总电阻为R串，并联后的总电阻为R并，则关于R串、R并的I—U图线所在的区域，在哪一区域？

分析：此图线是根据欧姆定律I＝U/R作出的图线，即R图线。电压一定时电流跟电阻成反比；在图中作一平行于I轴的直线交U轴于U0，如图R1和R2的交点对应的电流分别为I1、I2，显然越向上电流值越大，即I1＜I2，则R1>R2。所以在此图像中可得到，越偏向U轴的图像阻值越大。因此，在三个区域中，区域Ⅰ中电阻最大，区域Ⅲ中电阻最小。若R1．　R2串联，则总电阻R串＞R1>R2，则R串应在Ⅰ区域内；若R1．　R2并联，则总电阻R并＜R2<R1，则R并应在Ⅲ区域内。类似这样的还有如两种物质的质量与体积的关系图即密度的图像。和上面图像分析基本一致。根据ρ=m/V，当体积一定时，越向上密度越大（即越偏向纵坐标m，该物质的密度就越大），知C物质的密度为ρC=1×103kg/m3，因此物质C是水，同理可知ρa>ρc>ρb。这样很快速的比较了三种物质的密度。简化了很多运算过程。可见借助图像表达规律或解题具有很大的优越性。

通过实验数据利用函数图像分析数据得出准确的结论，很多时候单凭数据不能得出很准确结论，通过描点作出图像，就很轻松了，而且能明确几个物理之间的关系。如“在探究重力的大小与什么因素有关”时，把质量不同的钩码吊在弹簧测力计下面，测量它们所受的重力，把测得的数据记录在下表中。在如图所示的坐标中标明适当的标度（要求合理利用这些坐标格），根据表中的数据在坐标中描点作出重力与质量关系的图像。

分析：这类试题可将表格中每组数据作为点的坐标，在图像中标出表示这些坐标的点，然后用平滑的直线顺次连接这些点，就可得到一个一次函数图像，如下图。从本题图像中可以发现G与m成正比，G/m=10，在物理中可用表达式G＝mg表示重力。

函数图像已经在物理教科书中明确要求学生会用实验数据作出函数图像，进行分析研究内在规律。如：探究质量与体积的关系、重力与质量的关系、电流与电压、电阻的关系、水的沸腾的特点、海波的熔化特点等。这些都是中学生必须掌握的，近年来用函数图像来直观形象地表示物理量之间的变化规律，已成为中考物理考查的热点，各地中考、竞赛试题中常出现物理图像信息题，着重考查学生对图像的识别能力、分析判断能力以及用数学知识解决物理问题的能力。　

（四）整理成果

通过一些相关习题,考查学生应用数学图像描述物理过程,体验数学图像在解物理习题中的妙用。本阶段将学习与实践中形成的较成熟的方法和理论整理成文，用以指导今后的教学实践，也便于大面积推广应用。

六、课题的研究成效与展望

（一）效果评价

一年多来，通过开展初中物理课堂中借助数学图像进行物理教学的研究，很大程度上解决了老师、学生的“头疼”问题，使学生能较大程度学会并习惯借助数学图像解物理习题，同时也为教师找到了一个解决物理难教、难学的好方法。在研究过程中，参与研究的教师业务能力也有了很大提高，课题研究的经验对于今后的其它研究也有较强的借鉴作用。

（二）主要收获

通过不断的理论学习与实践研究，我从理论上对课题研究的主要内容和研究目的有了一个清楚地认识，增强了课题研究的意识，提高了课题研究的自觉性，初步摸索出一些行之有效的做法与策略，找到了适合教师教好物理知识、学生学好物理知识的途径，总结出了一套行动研究的方法，并取得了较好的研究效果，激发了学生自主学习物理知识的热情。学生养成了良好的质疑习惯，能把抽象的物理概念与规律借助相应的图像进行识记和理解，学生在愉悦中通过借助图像学习物理，体验到成功的喜悦和思维的畅想，增加了学习物理知识的乐趣，提高了课堂教学的效益，促进了物理学科的进步，物理成绩大幅度提升。

1．成员荣誉方面：

在课题研究中，我们教研组组的教师能够兢兢业业工作、踏踏实实研究，他们敬业、求实、奉献的责任感和使命感使我感动，他们的工作也得到了学校领导的一致认可，获得了较高的评价，本人先后获得校教科研先进个人，区教科研先进个人称号。

2．论文发表方面：

反思是教师成长的必要手段。我在课题研究中，把自己的感悟和心得及时进行整理和记录，形成文字，2015年2月在国家级核心刊物《中学物理》上发表一篇与课题相关的论文《数学图像在物理综合题中应用例析》。

3．教科研能力方面：

　研究中出人才，实践中出经验，经过一年多的探索，物理课题组成员教育观念有了根本转变，教育教学主动性增强，能积极与学生交流，建立了平等、互助和合作的和-谐师生关系；通过课题研究，物理组成员改善了价值观，不断地对自己的教学进行诊断和反思，并得到共识，唤醒全面和-谐发展的人；增强了教科研能力，工作即研究，研究即工作，课题研究也促进了教师本人的专业化发展，取得了一定的教研成果。

（三）存在的问题及反思

在持续一年多的课题研究中，我们取得了一些可喜的研究成果，但同时在课题研究中还存在一些不尽如人意的地方，发现一些问题．其中主要有：

1．如何根据不同的教学内容和课型，最大程度地借助图像进行物理教学，激发学生学习的热情和积极性,达到最优化的教学效果是我的困惑之一．

2．如何让数学方面薄弱的学生能恰当自如运用图像解决相关的物理习题，达到与其他同学同步发展是我的困惑之二，

3．如何很好地兼顾不同层次的学生进行物理与图像教学是我的困惑之三．

4．在进行课题研究的过程中，对课题研究的重点和主要方向不能很好的把握，导致教师在课题研究中对学生处理物理图像题的能力关注不够，存在着包办代替的现象。通过研究，我们还发现在研究活动中促进学生借助图像解物理题的策略和方法还缺少一定的有效办法，还有许多方面需要进一步加以改进和提升。

总之，在今后的课题研究中，我们将对学生在物理学习中应用图像处理问题的现状进行认真分析，寻求并突破制约学生这方面能力发展的瓶颈，进一步发挥学生的主体作用，真正发展学生的自我建构、自我实现的能力，对课题研究的重点和方向进行适当的调整，从课题研究的基础做起，全面提升学生的自我发展能力。提高课题研究的实效性，为提升我校学生的物理教学成绩作出努力。

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