培養(yǎng)物理思維能力

1、培養(yǎng)物理思維能力培養(yǎng)物理思維能力提高物理學(xué)習(xí)水平提高物理學(xué)習(xí)水平陜西省教育科學(xué)研究所陜西省教育科學(xué)研究所梁梁 放放學(xué)生物理學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀學(xué)生物理學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀n許多學(xué)生反映物理難學(xué)，普遍存在物理成績(jī)上不去許多學(xué)生反映物理難學(xué)，普遍存在物理成績(jī)上不去的現(xiàn)象的現(xiàn)象n同其他學(xué)科相比成績(jī)偏低甚至偏低幅度較大，呈現(xiàn)同其他學(xué)科相比成績(jī)偏低甚至偏低幅度較大，呈現(xiàn)學(xué)科間的顯著不平衡。學(xué)科間的顯著不平衡。 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)表現(xiàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)表現(xiàn)都比較好。都比較好。 為什么會(huì)出現(xiàn)效果與動(dòng)機(jī)的明顯反差呢？促使我們?yōu)槭裁磿?huì)出現(xiàn)效果與動(dòng)機(jī)的明顯反差呢？促使我們不得不從不得不從思

2、維能力、學(xué)習(xí)方法思維能力、學(xué)習(xí)方法上尋找原因。上尋找原因。n思維能力：指人們?cè)诠ぷ?、學(xué)習(xí)、生活中每逢遇到問思維能力：指人們?cè)诠ぷ?、學(xué)習(xí)、生活中每逢遇到問題，總要題，總要“想一想想一想”，這種，這種“想想”，就是思維。它是，就是思維。它是通過分析、綜合、概括、抽象、比較、具體化和系統(tǒng)通過分析、綜合、概括、抽象、比較、具體化和系統(tǒng)化等一系列過程，對(duì)感性材料進(jìn)行加工并轉(zhuǎn)化為理性化等一系列過程，對(duì)感性材料進(jìn)行加工并轉(zhuǎn)化為理性認(rèn)識(shí)及解決問題的。我們常說的概念、判斷和推理是認(rèn)識(shí)及解決問題的。我們常說的概念、判斷和推理是思維的基本形式。無論是學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，還是人類思維的基本形式。無論是學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，還是

3、人類的一切發(fā)明創(chuàng)造活動(dòng)，都離不開思維，思維能力是學(xué)的一切發(fā)明創(chuàng)造活動(dòng)，都離不開思維，思維能力是學(xué)習(xí)能力的核心。習(xí)能力的核心。 思維能力和科學(xué)方法思維能力和科學(xué)方法思維能力和科學(xué)方法思維能力和科學(xué)方法n科學(xué)方法：是指人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造世界中遵循或運(yùn)用科學(xué)方法：是指人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造世界中遵循或運(yùn)用的、符合科學(xué)一般原則的各種途徑和手段，包括在理的、符合科學(xué)一般原則的各種途徑和手段，包括在理論研究、應(yīng)用研究、開發(fā)推廣等科學(xué)活動(dòng)過程中采用論研究、應(yīng)用研究、開發(fā)推廣等科學(xué)活動(dòng)過程中采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式。簡(jiǎn)單地說，科學(xué)的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式。簡(jiǎn)單地說，科學(xué)方法就是人類在所有認(rèn)識(shí)和實(shí)踐活動(dòng)

4、中所運(yùn)用的全部方法就是人類在所有認(rèn)識(shí)和實(shí)踐活動(dòng)中所運(yùn)用的全部正確方法。正確方法。 n物理思維能力：是指根據(jù)物理的概念、規(guī)律、儀器和物理思維能力：是指根據(jù)物理的概念、規(guī)律、儀器和實(shí)驗(yàn)規(guī)范，以及相關(guān)學(xué)科知識(shí)作工具，使用物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)規(guī)范，以及相關(guān)學(xué)科知識(shí)作工具，使用物理學(xué)的方法進(jìn)行思維的能力。方法進(jìn)行思維的能力。n買土豆的故事買土豆的故事這就是思維，這就是思維，思維停留的層次，思維停留的層次，決定了人生達(dá)到的高度。決定了人生達(dá)到的高度。 以三種學(xué)生為例：以三種學(xué)生為例：n第一種學(xué)生聽課不見得多么認(rèn)真，課后不見第一種學(xué)生聽課不見得多么認(rèn)真，課后不見得多么努力，每次考試總是前幾名；得多么努力，每次考試總

5、是前幾名；n第二種學(xué)生聽課努力，課下認(rèn)真，總不是前第二種學(xué)生聽課努力，課下認(rèn)真，總不是前幾名；幾名；n第三種學(xué)生課上不努力，課下不認(rèn)真，永遠(yuǎn)第三種學(xué)生課上不努力，課下不認(rèn)真，永遠(yuǎn)不是前幾名！不是前幾名！學(xué)生物理學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀學(xué)生物理學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀n第一種思維是，問這是什么？那是什么？就是人本能的求知第一種思維是，問這是什么？那是什么？就是人本能的求知欲。這是人最簡(jiǎn)單的思維方式。欲。這是人最簡(jiǎn)單的思維方式。n第二種思維是，問為什么？產(chǎn)生這種思想的人是在探究，并第二種思維是，問為什么？產(chǎn)生這種思想的人是在探究，并且想知道答案。這種思維具有了探究性。且想知道答案。這種思維具有了探究性。n第三種思維是，如果老

6、師告訴他這道題選第三種思維是，如果老師告訴他這道題選A，他會(huì)問為什么，他會(huì)問為什么為什么是為什么是A不是不是B？如果是？如果是B怎么樣？如果是怎么樣？如果是C又會(huì)怎么樣？又會(huì)怎么樣？B和和C錯(cuò)在哪里呢？錯(cuò)在哪里呢？ 如果孩子把思維觸角延伸到這個(gè)層次，我們說他的思維就如果孩子把思維觸角延伸到這個(gè)層次，我們說他的思維就有了批判性。這種思維就叫做批判性思維。有了批判性。這種思維就叫做批判性思維。學(xué)生物理學(xué)習(xí)的三種思維方式學(xué)生物理學(xué)習(xí)的三種思維方式n物理學(xué)史的教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的懷疑和批判精神物理學(xué)史的教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的懷疑和批判精神 物理學(xué)發(fā)展的歷史向我們顯示了這樣一條真理：有條件的有

7、物理學(xué)發(fā)展的歷史向我們顯示了這樣一條真理：有條件的有懷疑的思考，不迷信權(quán)威，這是科學(xué)能不斷向前發(fā)展的動(dòng)力。懷疑的思考，不迷信權(quán)威，這是科學(xué)能不斷向前發(fā)展的動(dòng)力。然而在現(xiàn)實(shí)的物理教學(xué)中，在紛至沓來的新概念、新術(shù)語、然而在現(xiàn)實(shí)的物理教學(xué)中，在紛至沓來的新概念、新術(shù)語、新公式、新定律面前，學(xué)生逐漸形成了這樣的觀念：這就是新公式、新定律面前，學(xué)生逐漸形成了這樣的觀念：這就是真理，學(xué)習(xí)它、記住它。久而久之，歷史性的、進(jìn)化著的科真理，學(xué)習(xí)它、記住它。久而久之，歷史性的、進(jìn)化著的科學(xué)理論被神圣化、教條化，學(xué)生不知道這個(gè)理論從何而來，學(xué)理論被神圣化、教條化，學(xué)生不知道這個(gè)理論從何而來，為什么會(huì)是這樣。這種以灌

8、輸為目的的教學(xué)不自覺地剝奪了為什么會(huì)是這樣。這種以灌輸為目的的教學(xué)不自覺地剝奪了學(xué)生的懷疑和批判精神，致使大多數(shù)學(xué)生對(duì)科學(xué)家和科學(xué)理學(xué)生的懷疑和批判精神，致使大多數(shù)學(xué)生對(duì)科學(xué)家和科學(xué)理論永遠(yuǎn)懷著一種崇敬心情，這種心情扼殺了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、論永遠(yuǎn)懷著一種崇敬心情，這種心情扼殺了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的積極性，從而抑制了學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力。提出問題的積極性，從而抑制了學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力。 培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維n物理學(xué)史的教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的懷疑和批判精神物理學(xué)史的教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的懷疑和批判精神 在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，有許多史實(shí)向我們表明，物理學(xué)家在物理

9、學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，有許多史實(shí)向我們表明，物理學(xué)家的批判精神，是促使物理學(xué)向前發(fā)展的動(dòng)力，如伽利略對(duì)亞的批判精神，是促使物理學(xué)向前發(fā)展的動(dòng)力，如伽利略對(duì)亞里士多德的懷疑和批判，推翻了錯(cuò)誤的落體定律和強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)里士多德的懷疑和批判，推翻了錯(cuò)誤的落體定律和強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)定律，得出了慣性定律，為牛頓力學(xué)的建立打下了理論基礎(chǔ)；定律，得出了慣性定律，為牛頓力學(xué)的建立打下了理論基礎(chǔ)；愛因斯坦拋棄了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，得出了相對(duì)論；普朗克愛因斯坦拋棄了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，得出了相對(duì)論；普朗克否定了傳統(tǒng)的能量是連續(xù)的觀點(diǎn)，得出了量子論否定了傳統(tǒng)的能量是連續(xù)的觀點(diǎn)，得出了量子論在物理在物理教學(xué)中滲透這些物理學(xué)批判性發(fā)展的精彩事

10、例，能促使學(xué)生教學(xué)中滲透這些物理學(xué)批判性發(fā)展的精彩事例，能促使學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，提高善于提出科學(xué)問題的靈性和聰慧，養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，提高善于提出科學(xué)問題的靈性和聰慧，使他們的思想沉浸在好奇之中，永不閉塞懷疑的目光。使他們的思想沉浸在好奇之中，永不閉塞懷疑的目光。 培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維n物理學(xué)史的教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的懷疑和批判精神物理學(xué)史的教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的懷疑和批判精神 在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史教育，還能夠使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)物理在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史教育，還能夠使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)物理學(xué)理論的發(fā)展、變化過程，體驗(yàn)到科學(xué)理論不是一成不變的，學(xué)理論的發(fā)展、變化過程

11、，體驗(yàn)到科學(xué)理論不是一成不變的，它是不斷發(fā)展的、進(jìn)化的。沒有任何一個(gè)物理學(xué)理論可以被它是不斷發(fā)展的、進(jìn)化的。沒有任何一個(gè)物理學(xué)理論可以被看作是最終完滿的，因?yàn)樗膬?nèi)容的有限性總是和可能觀察看作是最終完滿的，因?yàn)樗膬?nèi)容的有限性總是和可能觀察到的無限豐富多樣性相對(duì)立的，人們?cè)谝欢l件下的物理學(xué)到的無限豐富多樣性相對(duì)立的，人們?cè)谝欢l件下的物理學(xué)認(rèn)識(shí)只能是近似的、相對(duì)的。這種有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行辨證認(rèn)識(shí)只能是近似的、相對(duì)的。這種有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行辨證唯物主義真理觀的教育，能清除學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)絕對(duì)化、唯物主義真理觀的教育，能清除學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)絕對(duì)化、僵化的理解，也可以防止學(xué)生不加限制地機(jī)械搬用物理

12、定律、僵化的理解，也可以防止學(xué)生不加限制地機(jī)械搬用物理定律、公式去解決問題。公式去解決問題。培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維n重視錯(cuò)例評(píng)講重視錯(cuò)例評(píng)講 進(jìn)行錯(cuò)例的分析，可以培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑的精神，掌握多種思維方法，進(jìn)行錯(cuò)例的分析，可以培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑的精神，掌握多種思維方法，從本質(zhì)上把握物理過程，能從各種復(fù)雜的因素中抓住主要矛盾，而不從本質(zhì)上把握物理過程，能從各種復(fù)雜的因素中抓住主要矛盾，而不是機(jī)械地套用公式。使學(xué)生不易受到無關(guān)因素的干擾和迷惑，實(shí)現(xiàn)能是機(jī)械地套用公式。使學(xué)生不易受到無關(guān)因素的干擾和迷惑，實(shí)現(xiàn)能力的提高。力的提高。 錯(cuò)例包括兩種：一種是題目本身存在問題；另一種是表面上正

13、確、實(shí)錯(cuò)例包括兩種：一種是題目本身存在問題；另一種是表面上正確、實(shí)際上錯(cuò)誤的解題方法或過程。際上錯(cuò)誤的解題方法或過程。n題目本身存在的問題，可能是不存在真實(shí)解，也可能是未考慮到特殊情形，題目本身存在的問題，可能是不存在真實(shí)解，也可能是未考慮到特殊情形，還可能是題目本身的描述含有不確定成份等。還可能是題目本身的描述含有不確定成份等。 n另一種錯(cuò)例主要來源于學(xué)生。教師要善于從學(xué)生的回答和解題中發(fā)現(xiàn)各種另一種錯(cuò)例主要來源于學(xué)生。教師要善于從學(xué)生的回答和解題中發(fā)現(xiàn)各種典型的、隱蔽的錯(cuò)誤，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度質(zhì)疑、論證、剖析。在習(xí)題典型的、隱蔽的錯(cuò)誤，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度質(zhì)疑、論證、剖析。在習(xí)題課教學(xué)中

14、，還可以充分展開學(xué)生的發(fā)散思維，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)一個(gè)問題提出課教學(xué)中，還可以充分展開學(xué)生的發(fā)散思維，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)一個(gè)問題提出新的變式，并引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑這一變式的真實(shí)性和可能性。新的變式，并引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑這一變式的真實(shí)性和可能性。 培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維n將原始物理問題引入教學(xué)將原始物理問題引入教學(xué) 所謂原始物理問題，是指自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中客觀存所謂原始物理問題，是指自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的物理問題；而許多物理習(xí)題則是指從實(shí)際問在且未被加工的物理問題；而許多物理習(xí)題則是指從實(shí)際問題中經(jīng)人為加工出來的物理問題。題中經(jīng)人為加工出來的物理問題。 培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維

15、培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維 趙凱華教授指出：趙凱華教授指出：“在我們的教學(xué)中，同一問題，既可以把原在我們的教學(xué)中，同一問題，既可以把原始的物理問題提交給學(xué)生，也可以由教師把物理問題分解或抽象成始的物理問題提交給學(xué)生，也可以由教師把物理問題分解或抽象成一定的數(shù)學(xué)模型后再提交給學(xué)生。習(xí)慣于解后一類問題的學(xué)生，在一定的數(shù)學(xué)模型后再提交給學(xué)生。習(xí)慣于解后一類問題的學(xué)生，在遇到前一類問題時(shí)，往往會(huì)不知所措。遇到前一類問題時(shí)，往往會(huì)不知所措。” “我們反對(duì)我們反對(duì)題海戰(zhàn)術(shù)題海戰(zhàn)術(shù)，反對(duì)針對(duì)某類考試或題庫的應(yīng)試教，反對(duì)針對(duì)某類考試或題庫的應(yīng)試教育。但是做題畢竟是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中比較主動(dòng)的環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)物理，育。但是做題

16、畢竟是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中比較主動(dòng)的環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)物理，不做習(xí)題是不行的。但做習(xí)題不在于多，而在于精。不做習(xí)題是不行的。但做習(xí)題不在于多，而在于精。” 我們主張要做題，但并不贊成搞題海戰(zhàn)。因?yàn)轭}海戰(zhàn)我們主張要做題，但并不贊成搞題海戰(zhàn)。因?yàn)轭}海戰(zhàn)盲目追求解題的數(shù)量，不重視解題的質(zhì)量，使學(xué)生根本來盲目追求解題的數(shù)量，不重視解題的質(zhì)量，使學(xué)生根本來不及對(duì)習(xí)題以及與習(xí)題有關(guān)的問題進(jìn)行思考。不及對(duì)習(xí)題以及與習(xí)題有關(guān)的問題進(jìn)行思考。n將原始物理問題引入教學(xué)將原始物理問題引入教學(xué)n正因?yàn)槭窃紗栴}，有許多次要因素的干擾，學(xué)生必須排除一些不正因?yàn)槭窃紗栴}，有許多次要因素的干擾，學(xué)生必須排除一些不重要的因素，使問題簡(jiǎn)化

17、，并且不同的人可能從不同的角度提出多重要的因素，使問題簡(jiǎn)化，并且不同的人可能從不同的角度提出多種解釋，哪種分析或解釋是可能的，哪種存在問題種解釋，哪種分析或解釋是可能的，哪種存在問題? ?這些都會(huì)引起學(xué)這些都會(huì)引起學(xué)生的懷疑和論證的欲望，在具體問題的分析和討論中，學(xué)生的批判生的懷疑和論證的欲望，在具體問題的分析和討論中，學(xué)生的批判性思維品質(zhì)和質(zhì)疑的精神會(huì)得到較好的培養(yǎng)和鍛煉。性思維品質(zhì)和質(zhì)疑的精神會(huì)得到較好的培養(yǎng)和鍛煉。n原始問題的來源可以是教師平時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)的，也可以是學(xué)生提出的。原始問題的來源可以是教師平時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)的，也可以是學(xué)生提出的。為培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，教師要鼓勵(lì)學(xué)生多觀察、多留心

18、身邊為培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，教師要鼓勵(lì)學(xué)生多觀察、多留心身邊的現(xiàn)象，把發(fā)現(xiàn)的疑惑及時(shí)記錄下來；教師定期把學(xué)生的問題收集的現(xiàn)象，把發(fā)現(xiàn)的疑惑及時(shí)記錄下來；教師定期把學(xué)生的問題收集起來，相對(duì)簡(jiǎn)單的問題，可以穿插在平時(shí)教學(xué)中解決，涉及知識(shí)面起來，相對(duì)簡(jiǎn)單的問題，可以穿插在平時(shí)教學(xué)中解決，涉及知識(shí)面廣、對(duì)思維活動(dòng)要求較高的問題，先公布給學(xué)生，讓學(xué)生有必要的廣、對(duì)思維活動(dòng)要求較高的問題，先公布給學(xué)生，讓學(xué)生有必要的思想和知識(shí)準(zhǔn)備，以便實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的課堂研討，更好地發(fā)揮討論的思想和知識(shí)準(zhǔn)備，以便實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的課堂研討，更好地發(fā)揮討論的作用。作用。培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維n將原始物理問題引入教

19、學(xué)將原始物理問題引入教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維 教育部教育部基礎(chǔ)教育課程基礎(chǔ)教育課程雜志對(duì)雜志對(duì)2011年新課程高考試題年新課程高考試題進(jìn)行進(jìn)行“紅黑榜紅黑榜”式點(diǎn)評(píng)之后，式點(diǎn)評(píng)之后，又對(duì)又對(duì)2011年全國(guó)各地中考試題年全國(guó)各地中考試題進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)。為此，中國(guó)物理進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)。為此，中國(guó)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)在學(xué)會(huì)網(wǎng)站上教學(xué)專業(yè)委員會(huì)在學(xué)會(huì)網(wǎng)站上舉行了高考題、中考題的舉行了高考題、中考題的“最最佳題佳題”和和“欠佳題欠佳題”評(píng)選活動(dòng)。評(píng)選活動(dòng)。 以上舉措對(duì)以上舉措對(duì)2012年高考和年高考和中考試卷命題有很好的導(dǎo)向作中考試卷命題有很好的導(dǎo)向作用，從而對(duì)今后高、初中教學(xué)用，從而對(duì)今后高、

20、初中教學(xué)產(chǎn)生積極影響。產(chǎn)生積極影響。 對(duì)對(duì)“最佳題最佳題”的評(píng)選中，的評(píng)選中，實(shí)踐意識(shí)是其中一個(gè)重要的方實(shí)踐意識(shí)是其中一個(gè)重要的方面。面。2011年第年第4題：悉尼科技大學(xué)的研究小組研發(fā)了一種獨(dú)特的復(fù)合題：悉尼科技大學(xué)的研究小組研發(fā)了一種獨(dú)特的復(fù)合材料材料石墨紙，如圖所示石墨紙，如圖所示.其成分以石墨為主，薄如紙張，比鋼要其成分以石墨為主，薄如紙張，比鋼要堅(jiān)硬堅(jiān)硬10倍且輕巧，還可以回收再利用，未來應(yīng)用非常廣泛倍且輕巧，還可以回收再利用，未來應(yīng)用非常廣泛. 下列說下列說法錯(cuò)誤的是法錯(cuò)誤的是 （ ）A. 與同體積的鋼相比，石墨紙的質(zhì)量較小與同體積的鋼相比，石墨紙的質(zhì)量較小B. 與鋼相比，石墨紙的

21、硬度較大與鋼相比，石墨紙的硬度較大C. 石墨紙是一種環(huán)保材料石墨紙是一種環(huán)保材料D. 石墨紙是絕緣體，不易導(dǎo)電石墨紙是絕緣體，不易導(dǎo)電 2011年第年第4題：悉尼科技大學(xué)的研究小組研發(fā)了一種獨(dú)特的復(fù)合材料題：悉尼科技大學(xué)的研究小組研發(fā)了一種獨(dú)特的復(fù)合材料石墨紙，如圖所示石墨紙，如圖所示. 其成其成分以石墨為主，薄如紙張，比鋼要堅(jiān)硬分以石墨為主，薄如紙張，比鋼要堅(jiān)硬10倍且輕巧，還可以回收再利用，未來應(yīng)用非常廣泛倍且輕巧，還可以回收再利用，未來應(yīng)用非常廣泛. 下列說下列說法錯(cuò)誤的是法錯(cuò)誤的是 （ ）A. 與同體積的鋼相比，石墨紙的質(zhì)量較小與同體積的鋼相比，石墨紙的質(zhì)量較小B. 與鋼相比，石墨紙的

22、硬度較大與鋼相比，石墨紙的硬度較大C. 石墨紙是一種環(huán)保材料石墨紙是一種環(huán)保材料D. 石墨紙是絕緣體，不易導(dǎo)電石墨紙是絕緣體，不易導(dǎo)電 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：石墨烯紙是近期科技研究的重大成果，這種以石墨為主的新型材料，石墨烯紙是近期科技研究的重大成果，這種以石墨為主的新型材料，其強(qiáng)度達(dá)到極高水平，抗拉、抗彎，且重量輕、可回收，把它用在飛機(jī)、汽車制其強(qiáng)度達(dá)到極高水平，抗拉、抗彎，且重量輕、可回收，把它用在飛機(jī)、汽車制造中不僅能大大提升產(chǎn)品性能，而且減少了碳排放，其獨(dú)特的熱學(xué)和電學(xué)性能使造中不僅能大大提升產(chǎn)品性能，而且減少了碳排放，其獨(dú)特的熱學(xué)和電學(xué)性能使得它在電子和家電產(chǎn)品中也大有用武之地，這種材料的誕生

23、將可能引起制造業(yè)的得它在電子和家電產(chǎn)品中也大有用武之地，這種材料的誕生將可能引起制造業(yè)的一場(chǎng)革命。相關(guān)兩位研究人員由此獲得了一場(chǎng)革命。相關(guān)兩位研究人員由此獲得了2010年諾年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。把這種科研成貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。把這種科研成果的信息導(dǎo)入到中考題中，無疑對(duì)教學(xué)具有積極意義。果的信息導(dǎo)入到中考題中，無疑對(duì)教學(xué)具有積極意義。 通過什么途徑使中考物理試題承載這些信息？這是試題設(shè)計(jì)者所面臨的通過什么途徑使中考物理試題承載這些信息？這是試題設(shè)計(jì)者所面臨的問題。問題。物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）在在“物質(zhì)的屬性物質(zhì)的屬性”二級(jí)主題中，要求學(xué)生二級(jí)主題中，要求學(xué)生“能描述物質(zhì)的一些屬性能描

24、述物質(zhì)的一些屬性”、“了解物質(zhì)的屬性對(duì)科技進(jìn)步的影響。了解物質(zhì)的屬性對(duì)科技進(jìn)步的影響?！庇纱?，試由此，試題設(shè)計(jì)者選擇了以題設(shè)計(jì)者選擇了以“屬性屬性”為切入點(diǎn)，把石墨烯紙的密度、硬度和導(dǎo)電性等作為為切入點(diǎn)，把石墨烯紙的密度、硬度和導(dǎo)電性等作為選擇題的選項(xiàng)。由此建立科技成果和課程內(nèi)容之間的關(guān)系，選擇題的選項(xiàng)。由此建立科技成果和課程內(nèi)容之間的關(guān)系， 這是一種很有智慧這是一種很有智慧的設(shè)計(jì)。的設(shè)計(jì)。促進(jìn)科學(xué)方法教育促進(jìn)科學(xué)方法教育n研究問題要有科學(xué)的思維方法，解決問題要有正確研究問題要有科學(xué)的思維方法，解決問題要有正確的工作方法。從一定意義上說，方法就是能力，掌的工作方法。從一定意義上說，方法就是能力

25、，掌握什么方法，就具備什么能力。握什么方法，就具備什么能力。 n物理課程標(biāo)準(zhǔn)就把物理課程標(biāo)準(zhǔn)就把“過程與方法過程與方法”作為課程的目標(biāo)作為課程的目標(biāo)之一，使其和之一，使其和“知識(shí)與技能知識(shí)與技能”、“情感、態(tài)度與價(jià)情感、態(tài)度與價(jià)值觀值觀”并列，這進(jìn)一步體現(xiàn)了人們的物理教育理念并列，這進(jìn)一步體現(xiàn)了人們的物理教育理念有了新的發(fā)展。有了新的發(fā)展。n近似估算法近似估算法 物理估算一般是指依據(jù)一定的物理概念和規(guī)律，運(yùn)物理估算一般是指依據(jù)一定的物理概念和規(guī)律，運(yùn)用物理方法和近似計(jì)算方法，對(duì)所求量的數(shù)量級(jí)或用物理方法和近似計(jì)算方法，對(duì)所求量的數(shù)量級(jí)或近似值進(jìn)行大致的推算。靈活地運(yùn)用物理知識(shí)對(duì)具近似值進(jìn)行大致

26、的推算。靈活地運(yùn)用物理知識(shí)對(duì)具體問題進(jìn)行估算是綜合素質(zhì)的重要體現(xiàn)。體問題進(jìn)行估算是綜合素質(zhì)的重要體現(xiàn)。 促進(jìn)科學(xué)方法教育促進(jìn)科學(xué)方法教育人類通向深海的道路十分崎嶇和艱難，其原因之一，是深海人類通向深海的道路十分崎嶇和艱難，其原因之一，是深海的海水壓力大得令人難以置信，人要潛入深海，是一個(gè)高科技難的海水壓力大得令人難以置信，人要潛入深海，是一個(gè)高科技難題。題。2011 年，我國(guó)自主研制的蛟龍?zhí)栞d人潛水器潛入了年，我國(guó)自主研制的蛟龍?zhí)栞d人潛水器潛入了5 km級(jí)級(jí)的深海中，敲開了這一神秘的深海中，敲開了這一神秘“龍宮龍宮”的大門。的大門。深海深海5 km意味著什么？有人說，設(shè)想你在意味著什么？有人說

27、，設(shè)想你在5 km深的蛟龍?zhí)柹畹尿札執(zhí)枬撍髦邪岩恢荒_伸到外面的水里，海水對(duì)你腳背的壓力相當(dāng)于潛水器中把一只腳伸到外面的水里，海水對(duì)你腳背的壓力相當(dāng)于1 000 個(gè)人疊起來踩在你的腳上！海水壓力果真有這么大嗎？個(gè)人疊起來踩在你的腳上！海水壓力果真有這么大嗎？n 轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法 有些物理現(xiàn)象我們不易覺察有些物理現(xiàn)象我們不易覺察, ,這時(shí)運(yùn)用轉(zhuǎn)換法這時(shí)運(yùn)用轉(zhuǎn)換法, ,便會(huì)便會(huì)顯得很明了、易懂。如我們用電流的熱效應(yīng)、化學(xué)顯得很明了、易懂。如我們用電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、磁效應(yīng)來顯示電流的存在效應(yīng)、磁效應(yīng)來顯示電流的存在; ;我們用放入其中我們用放入其中的小磁體的小磁體( (針針) )受到力來驗(yàn)證磁場(chǎng)的

28、存在受到力來驗(yàn)證磁場(chǎng)的存在; ;用磁體能用磁體能吸引大頭針的多少來比較磁體磁性的強(qiáng)弱等都是利吸引大頭針的多少來比較磁體磁性的強(qiáng)弱等都是利用轉(zhuǎn)換法的思維方法。用轉(zhuǎn)換法的思維方法。促進(jìn)科學(xué)方法教育促進(jìn)科學(xué)方法教育促進(jìn)科學(xué)方法教育促進(jìn)科學(xué)方法教育（2007年年31題）小剛同學(xué)由題）小剛同學(xué)由“金屬導(dǎo)體的電阻一般隨導(dǎo)體溫度的升高而增大金屬導(dǎo)體的電阻一般隨導(dǎo)體溫度的升高而增大”聯(lián)想到：聯(lián)想到：鉛筆芯也是導(dǎo)體，鉛筆芯的電阻與它的溫度之間是否也存在這種關(guān)系呢？鉛筆芯也是導(dǎo)體，鉛筆芯的電阻與它的溫度之間是否也存在這種關(guān)系呢？于是，小剛和幾位同學(xué)一起進(jìn)行了于是，小剛和幾位同學(xué)一起進(jìn)行了“探究鉛筆芯的溫度變化對(duì)其

29、電阻有何影響探究鉛筆芯的溫度變化對(duì)其電阻有何影響”的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn).（1）實(shí)驗(yàn)思路：保持鉛筆芯兩端的電壓不變，給鉛筆芯加熱，測(cè)出不同）實(shí)驗(yàn)思路：保持鉛筆芯兩端的電壓不變，給鉛筆芯加熱，測(cè)出不同_時(shí)時(shí)通過鉛筆芯的電流，根據(jù)電流的變化情況，得出鉛筆芯電阻大小與其溫度變化的關(guān)系通過鉛筆芯的電流，根據(jù)電流的變化情況，得出鉛筆芯電阻大小與其溫度變化的關(guān)系.其其依據(jù)是：電壓一定時(shí)，電阻越小，電流依據(jù)是：電壓一定時(shí)，電阻越小，電流_.（2）小剛設(shè)計(jì)了如圖所示的電路）小剛設(shè)計(jì)了如圖所示的電路. （3）主要實(shí)驗(yàn)過程：）主要實(shí)驗(yàn)過程：先將先將H型鉛筆芯接入電路，閉合開關(guān)，測(cè)量并記錄通過它的電流；型鉛筆芯接入電路，閉合

30、開關(guān)，測(cè)量并記錄通過它的電流；用酒精燈給鉛筆芯加熱，使鉛筆芯的溫度逐漸用酒精燈給鉛筆芯加熱，使鉛筆芯的溫度逐漸_，每隔，每隔10s測(cè)量并記錄通測(cè)量并記錄通過它的電流；過它的電流； 再分別將再分別將HB型、型、2B型鉛筆芯接入電路，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)過程型鉛筆芯接入電路，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)過程.（4）下表是小剛他們記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：）下表是小剛他們記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：分析表中數(shù)據(jù)可以初步得出：分析表中數(shù)據(jù)可以初步得出：鉛筆芯的電阻隨溫度的升高而鉛筆芯的電阻隨溫度的升高而_.（5）你認(rèn)為小剛他們的實(shí)驗(yàn)存在什么不足，）你認(rèn)為小剛他們的實(shí)驗(yàn)存在什么不足，寫出其中一條：寫出其中一條：_.加熱時(shí)間加熱時(shí)間/ /s01020

31、30通過鉛通過鉛筆筆芯芯的的電流電流/ /AH0.1500.1600.1750.185HB0.2650.2700.2850.2952B0.3200.3400.3600.370 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路中，著重考查學(xué)生思維轉(zhuǎn)換的過程，即給鉛筆芯加熱，實(shí)為在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路中，著重考查學(xué)生思維轉(zhuǎn)換的過程，即給鉛筆芯加熱，實(shí)為使鉛筆芯的溫度變化使鉛筆芯的溫度變化; ; 根據(jù)電流的變化情況，反映出鉛筆芯電阻大小的變化。根據(jù)電流的變化情況，反映出鉛筆芯電阻大小的變化。 n極限法極限法 所謂所謂“極限思維極限思維”, ,就是根據(jù)變化發(fā)展的事物就是根據(jù)變化發(fā)展的事物, ,在特定的條件下在特定的條件下, ,具有一具有一定的

32、發(fā)展速度而產(chǎn)生的一種思維模式。即借助對(duì)事物發(fā)展的極限這一定的發(fā)展速度而產(chǎn)生的一種思維模式。即借助對(duì)事物發(fā)展的極限這一特定情形加以考察分析特定情形加以考察分析, ,從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)事物發(fā)展的一般規(guī)律。從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)事物發(fā)展的一般規(guī)律。 初中物理中的光速、絕對(duì)零度、絕對(duì)真空、超導(dǎo)等都是極限問題。聲初中物理中的光速、絕對(duì)零度、絕對(duì)真空、超導(dǎo)等都是極限問題。聲音不能在真空中傳播便是用極限思維方法推理而得。音不能在真空中傳播便是用極限思維方法推理而得。 在解決實(shí)際問題的方法中在解決實(shí)際問題的方法中, ,如巧妙運(yùn)用連續(xù)變化至極限的極限值如巧妙運(yùn)用連續(xù)變化至極限的極限值, ,可能可能會(huì)將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化。會(huì)將復(fù)雜

33、的問題簡(jiǎn)單化。促進(jìn)科學(xué)方法教育促進(jìn)科學(xué)方法教育方法方法教材中方法的運(yùn)用教材中方法的運(yùn)用說說 明明等效法(1)在力的合成中，若干個(gè)共同作用的分力可以等同于作用效果相同的一個(gè)合力；相反，一個(gè)在力的合成中，若干個(gè)共同作用的分力可以等同于作用效果相同的一個(gè)合力；相反，一個(gè)力也可以分解為作用效果相同的若干個(gè)分力力也可以分解為作用效果相同的若干個(gè)分力(2)在電路中，若干個(gè)電阻，可以等效為一個(gè)合適的電阻，反之，如串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)在電路中，若干個(gè)電阻，可以等效為一個(gè)合適的電阻，反之，如串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)電路的總電阻都利用了等效的思想電路的總電阻都利用了等效的思想(3)在在“曹沖稱象曹沖稱象”中用石塊

34、等效替換大象，效果相同中用石塊等效替換大象，效果相同(4)在研究平面鏡成像實(shí)驗(yàn)中，用兩根完全相同的蠟燭，其中一根等效另一根的像在研究平面鏡成像實(shí)驗(yàn)中，用兩根完全相同的蠟燭，其中一根等效另一根的像 在物理學(xué)中，將一個(gè)或多個(gè)物理量、一種物理裝在物理學(xué)中，將一個(gè)或多個(gè)物理量、一種物理裝置、一個(gè)物理狀態(tài)或過程用另一個(gè)物理量、一種物置、一個(gè)物理狀態(tài)或過程用另一個(gè)物理量、一種物理裝置、一個(gè)物理狀態(tài)或過程來替代，得到同樣的理裝置、一個(gè)物理狀態(tài)或過程來替代，得到同樣的結(jié)論，這樣的方法稱為等效結(jié)論，這樣的方法稱為等效(替代替代)法，運(yùn)用這樣的法，運(yùn)用這樣的方法可以使所要研究的問題簡(jiǎn)單化、直觀化方法可以使所要研究

35、的問題簡(jiǎn)單化、直觀化理 想模型法 (1)勻速直線運(yùn)動(dòng)，就是一種理想模型在生活實(shí)際中嚴(yán)格的勻速直線運(yùn)動(dòng)是無法找到的，但勻速直線運(yùn)動(dòng)，就是一種理想模型在生活實(shí)際中嚴(yán)格的勻速直線運(yùn)動(dòng)是無法找到的，但有很多的運(yùn)動(dòng)情形都近似于勻速直線運(yùn)動(dòng)，按勻速直線運(yùn)動(dòng)來處理，大大簡(jiǎn)化了難度，得出的有很多的運(yùn)動(dòng)情形都近似于勻速直線運(yùn)動(dòng)，按勻速直線運(yùn)動(dòng)來處理，大大簡(jiǎn)化了難度，得出的結(jié)果又具有極高的精度，在允許的誤差范圍內(nèi)與實(shí)際相吻合結(jié)果又具有極高的精度，在允許的誤差范圍內(nèi)與實(shí)際相吻合 (2)杠桿也是一種理想模型，杠桿在實(shí)際使用時(shí)，由于受力的作用，都會(huì)引起或大或小的形變杠桿也是一種理想模型，杠桿在實(shí)際使用時(shí)，由于受力的作用

36、，都會(huì)引起或大或小的形變，可忽略不計(jì)，因此，我們就把杠桿理想化，認(rèn)為它無形變，可忽略不計(jì)，因此，我們就把杠桿理想化，認(rèn)為它無形變 (3)汛期，江河中的水有時(shí)會(huì)透過大壩下的底層從壩外的地面冒出來，形成汛期，江河中的水有時(shí)會(huì)透過大壩下的底層從壩外的地面冒出來，形成“管涌管涌”，“管涌管涌”的物理模型是連通器的物理模型是連通器 (4)光線、磁感線都是虛擬假定出來的，但它們卻直觀、形象地表述物理情境與事實(shí)，方便地光線、磁感線都是虛擬假定出來的，但它們卻直觀、形象地表述物理情境與事實(shí)，方便地解決問題通過磁感線研究磁場(chǎng)的分布，通過光線研究光線傳播的路徑和方向解決問題通過磁感線研究磁場(chǎng)的分布，通過光線研究光

37、線傳播的路徑和方向 把復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，摒棄次要條件，抓住主要因把復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，摒棄次要條件，抓住主要因素，對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行理想化處理，構(gòu)建理想化的物素，對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行理想化處理，構(gòu)建理想化的物理模型，這是一種重要的物理思想在建立起理想理模型，這是一種重要的物理思想在建立起理想化模型的基礎(chǔ)上，有時(shí)為了更加形象地描述所要研化模型的基礎(chǔ)上，有時(shí)為了更加形象地描述所要研究的物理現(xiàn)象、物理問題，還需要引入一些虛擬的究的物理現(xiàn)象、物理問題，還需要引入一些虛擬的內(nèi)容，借此來形象、直觀地表述物理情景內(nèi)容，借此來形象、直觀地表述物理情景控制變量法 (1)研究滑動(dòng)摩擦力與壓力和接觸面之間的關(guān)系研究滑動(dòng)摩擦力與壓力

38、和接觸面之間的關(guān)系 (2)研究壓力的作用效果研究壓力的作用效果(壓強(qiáng)壓強(qiáng))與壓力和受壓面積的關(guān)系與壓力和受壓面積的關(guān)系 (3)研究液體的壓強(qiáng)與液體的密度和深度的關(guān)系研究液體的壓強(qiáng)與液體的密度和深度的關(guān)系 (4)研究物體的動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系研究物體的動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系 (5)研究物體的勢(shì)能與質(zhì)量和高度的關(guān)系研究物體的勢(shì)能與質(zhì)量和高度的關(guān)系 (6)研究弦樂器的音調(diào)與弦的松緊、長(zhǎng)短和粗細(xì)的關(guān)系研究弦樂器的音調(diào)與弦的松緊、長(zhǎng)短和粗細(xì)的關(guān)系 (7)研究電流與電阻、電壓之間的關(guān)系即歐姆定律研究電流與電阻、電壓之間的關(guān)系即歐姆定律 (8)研究導(dǎo)體電阻大小跟導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系研究導(dǎo)體電阻大小跟導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系 (9)研究電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系研究電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系 (10)研究電磁鐵的磁性與線圈的匝數(shù)和電流的大小的關(guān)系研究電磁鐵的磁性與線圈的匝數(shù)和電流的大小的關(guān)系 (11)研究蒸發(fā)快慢與液體溫度、液體的表面積和液體上方空氣流動(dòng)快慢的有關(guān)研究蒸發(fā)快慢與液體溫度、液體的表面積和液體上方空氣流動(dòng)快慢的有關(guān) 在研究物理問題時(shí)，某一物理量往往受幾個(gè)不同在研究物理問題時(shí)，某一物理量往往受幾個(gè)不同物理量的影響，為了確定各個(gè)不同物理量之間的關(guān)物理量的影響，為了確定各個(gè)不同物