初中物理公式学习方法初探

2019-10-10汤晶晶

中国教育技术装备 2019年3期

关键词：速度

汤晶晶

摘要物理公式可以看成是物理规律的浓缩与精华，是物理学习中的主要内容。以“速度”为例，对物理公式的学习记忆方法展开讨论，同时根据调研结果，提出物理公式教学与学习方法的几个选择问题。

关键词物理公式;速度;实验记忆法

中图分类号：G633.7 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）03-0093-03

1 物理公式学习的重要性

中学物理教学的主要内容之一是物理概念和物理规律，而在物理概念和物理规律教学中必不可少的内容是物理公式的教学。初中阶段，随着学习内容逐渐深入，学生就要开始接触大量的物理概念和物理规律，相应的物理公式也比较多，而这三者是密不可分的，物理公式是连接物理概念和物理规律的纽带，在一定程度上反映物理的本质，因此，物理公式也是学生学习的重点和难点内容。透过现象看本质，一串串小小的字母展示着无穷的魅力，体现了物理的概念、规律和本质。

物理公式看起来是由简单的字母组成的，而每个字母都有它的意义。因此，学生只靠简单的公式记忆去使用物理公式，必然会遇到一定的问题，这些问题归纳起来有如下几点[1]：

1）机械背诵，不理解物理意义;

2）生硬地使用公式，不够灵活;

3）公式中单位换算经常搞错，换算能力较差;

4）同一公式表述，字母不同就不懂。

以上四个问题是很常见的物理公式学习中的问题。根据学习及教学经验，笔者发现其实每个物理公式都有一个使用范围，恰恰是这点，有些学生会忽略，或者是不清楚物理公式中存在变形，变形后的物理公式的使用范围可能会变化。

基于现在的评价体系，物理公式是学生用于解题的工具，而对物理公式的学习，将关乎于学生对物理概念的理解、物理规律的应用、物理本质的熟知，直接影响学生的成绩评价。由此可见，学好并记忆物理公式意义重大。

笔者在阅读了吴跃忠老师对“不同认知水平对数学公式学习的影响”的相关研究文章[2-3]之后，认识到从重视数学公式学习的侧面也反映出物理公式学习的重要性，同时思考如何在物理教学过程中帮助学生化解公式学习的诸多问题。

2 物理公式学习的方法

对初中生而言，“速度”不是一个陌生的词汇，而在学习过程中是他们第一次接触到比值定义法，是他们第一次体验到物理实验规律可以用数学表达式完美地呈现。通过苏科版《物理》（八年级上册）第五章第二节中的“速度”的学习，他们也是第一次体会到数学公式与物理公式的不同，体验到了复合单位的美妙。针对以上在物理公式学习中出现的问题，对以下几种学习方法进行探讨。

概念记忆法通过多年的数学计算，学生对“速度”一词比较熟悉，基本上都知道速度等于路程除以时间。但是在物理课中，速度是描述物体运动快慢的物理量，其大小等于物体在单位时间内通过的路程。对比发现，学生的前概念与书上的表述是有出入的。

首先，就是关于单位时间的解释。在物理中，单位时间可以指1秒、1分钟、1小时、1天、1月等。通过这些举例，让学生感受到单位时间就是将时间化成单位1。

其次，在物理速度概念中，“单位时间内的路程”明确了路程与时间必须是针对同一个物体，在同一个研究过程中才可代入计算。

通过概念讲解与记忆，可以帮助学生理清物理公式的意义，注意公式使用的条件。同时，概念法也最容易搞清楚各个物理量的符号以及对应的单位。

根据概念，速度=路程/时间，速度（velocity）用v表示，路程（distance travelled）用s表示，时间（time）用t表示，所以速度公式可以写成。当物理公式用符号表示时，一切都简洁了，而且物理量的符号大都是英文首字母，同时根据公式清晰反映出速度的单位=长度单位/时间单位。因此，要弄清各个物理量的概念、意义，当代入公式时，用字母符号、单位也就很清楚了。

实验记忆法苏科版书中设置了两项实验活动，分别是“比较纸锥下落的快慢”和“测量纸锥下落的速度”。“比较纸锥下落的快慢”活动旨在“速度”概念的建立。

观察图1中大、小纸锥下落的情形：

（1）让大、小纸锥底部在同一高度如位置1同時下落，当它们落到各自空中位置2时，你能判断出离地面较近的小纸锥运动得较（快/慢），这时你判断的依据为：在相同内比较的长短来比较快慢。

（2）让大、小纸锥底部在同一高度如位置1同时下落，你能判断出先落到地面的小纸锥运动得较（快/慢），这时你判断的依据为：在相同内，比较的长短来比较快慢。

（3）如果将两个纸锥从不同的高度同时释放，怎样比较它们的快慢？

通常情况下，经过（1）（2）问题的讨论，学生会得出比较物体运动快慢的两种方法：相同的时间比路程;相同的路程比时间。经过前两个问题的过渡，针对问题（3），学生会提出的方法有：用高度除以时间，比较值的大小，值大的运动快;或用时间除以高度，比较值的大小，值小的运动快。

经过梳理会发现，这两种方法都可以表示运动的快慢，但是物理学中用的就是“相同时间比路程”，即“用高度除以时间，值越大运动得越快”来表示物体运动的快慢。学生在这个环节会有疑问，因此需要让他们理解物理学的定义是为了更好地去研究、去解释所有想象，一切都想化繁为简，所以哪种方式便捷，更符合人们的日常认识思维，就会去选择它。

通过实验，学生会体会到科学探索的过程，更能够理解公式的来源，便于记忆和运用，在运用中领略各个字母的意义与魅力，理解物理计算与数学运算的差异和复合单位的由来。

“测量纸锥下落的速度”实验，一方面培养学生设计实验并开展实验的能力和对数据的处理能力，另一方面强化学生对速度公式的理解与运用。

图像记忆法图像记忆法本质是数形结合思想在物理公式学习中的应用。当某个物体以速度v做匀速直线运动，经过t时间后，运动的路程为s。常见的两种图像如图2、图3所示。

根据图2，学生可以得出s与t成正比，即s与t的比值是一个定值，在物理学中这个值就是速度v，因此，公式可以记忆成。

根据图3，学生可以发现速度v与时间t围成一个矩形图，他们已有“矩形面积”等于“长”乘以“宽”的前概念，根据图形迁移过来发现：矩形图形中“长”对应的是“时间t”，“宽”对应的是“速度v”，那围成的“矩形面积”就相当于“路程s”，所以得到s=vt。

结合图像记忆公式，使学生头脑中形成画面感，也使学生认识到物理与数学的联系，可以利用已有的数学知识辅助物理公式的学习。

公式推导法公式推导法建立在原始公式的基础上，对原始公式进行变形，增强公式之间的联系，从而收到公式记忆事倍功半的效果。

速度的原始公式，根据这个公式变形，可以得到路程s的计算公式s=vt，时间t的计算公式。

在公式变形中要强调各个物理量的符号和意义，明确公式使用的条件，目前在速度公式中还未体现，但在后续学习中遇到的公式变形就有重大体现，如柱体压强公式等。

对比记忆法初中阶段物体的运动重点强调直线运动，其中又被分为两大类：一是匀速直线运动;二是变速直线运动。

1）匀速直线运动：速度保持不变，有。

2）变速直线运动：因为变速直线运动比较复杂，所以引入平均速度粗略地反映物体运动的快慢，有。

虽然这两个公式的意义不同，但是可以对比记忆，求同存异，强化对公式的理解与使用。

3 公式学习方法调查及应对策略

调查结果公式的记忆方法有很多，据相关学者研究发现，口诀记忆法以及象形记忆法[4]也是很不错的选择，不过使用不是很广泛，具有一定的局限性。为了了解学生对这五种记忆方法的接受度以及使用程度，做了相关的使用情况调查。编制“物理运动学公式学习兴趣水平调查”问卷，共13题，以发放问卷形式进行统计调查。此次问卷的重测信度为0.993，在0.01显著性水平上高度相关;其两次测量的内容一致性α系数为0.996。

根据此次调研结果可以发现，学生在记忆物理概念、物理规律以及物理公式方面，还是偏爱记忆物理公式;在记忆物理公式的五种方法中，对实验记忆法、推导法、对比记忆法比较熟知，但是在选择记忆物理运动学公式方面，比较喜欢用实验记忆法、图像记忆法、推导法;而教师在讲授物理运动学公式方面，主要采用概念记忆法、推导法、图像记忆法。由此可见，教师选择的教学方法并不是学生比较容易接受的。数据也反映学生认为实验记忆法更使得他们容易记忆物理运动学公式，而且希望教师在讲授时多做实验。

根据调查发现，教师与学生在选择的方法上出现不同，其原因是多方面的：

首先，教师根据自身的分析与考虑，采取的方法不一定适合学生，带有一定的主观性;

其次，教师与学生的知识背景和经历是有差别的，因此在认知上有一定的差异性;

最后，学生与学生之间也有异质性，不同学生的选择也有一定差别或者某种倾向。

应对策略为此，针对物理公式学习遇到的问题，可以采用如下策略[1]：

1）避免形式主义，在课堂教学中应使学生弄清楚每个公式中的每个字母的物理意义;

2）注重概念教学，联系以前所学知识，能够使学生主动推导公式;

3）结合实验演示和理论解释，从感性和理性两方面使学生理解记忆公式;

4）抽丝剥茧，找出最原始的基本公式，让学生掌握其中的物理意义，减轻记忆负担;

5）类似的公式应加以比较，让学生形成认知冲突，从而加深对两者的记忆;

6）平时要注意公式的复习，也可通过习题作业分析使用，加强对公式的记忆。

4 结语