如何在高中物理深度教学中发展学生高阶思维

    

    

    摘 要：高中物理深度教学中注重发展学生的高阶思维，因为高阶思维对深化学生理解所学、灵活运用所学更好地解决问题具有重要意义。因此，教师应做好高中物理知识点的深入剖析，结合自身教学经验，积极寻找有效的教学策略，以确保深度教学活动的顺利实施，促进学生高阶思维的进一步发展。

    关键词：高中物理;深度教学;高阶思维

    中图分类号：G427 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：2095-624X（2020）28-0056-02

    引 言

    深度教学是指教师以基础知识为立足点，深入挖掘知识内涵，积极拓展知识外延，从而使学生全面认识与理解知识的本质[1]。在高中物理生物教学中，教师不仅要使学生掌握物理知识本质，还要发展其高阶思维，促使其在掌握知识的同时，提升思维能力。

    一、借助速度分解教学发展学生高阶思维

    在高中物理深度教学中，如何正确地分解物体的运动速度这一知识，对学生的认知能力要求较高。在实际教学中，为了更好地发展学生的高阶思维，一方面，教师应先为学生讲解速度分解的相关知识，尤其注重设计特殊情境下的速度分解问题，鼓励学生尝试着进行分析，然后讲解正确的速度分解思路，使学生能够对照自身实际情况，认识到速度分解的不足，并及时纠正理解的误区。另一方面，教师应注重为学生讲解经典的例题，使其体会速度分解的过程，掌握速度分解的相关思路与技巧，为其以后解答类似的问题积累经验[2]。

    例1，如图1所示，杆AB的A端以速度v向右做匀速运动，且运动的过程中始终与一静止的半圆周相切，半圆周的半径为R，当杆与水平线的夹角为θ时，求杆的角速度w以及杆上与半圆相切点C的速度。

    该题目较特殊，灵活地考查了速度分解问题。学生通过学习能很好地拓展思维。在课堂上，教师应注重为学生详细讲解解题過程：以C点为研究对象，因其始终与静止的半圆相切，和杆垂直的速度为零，因此杆上C点的速度沿杆。以A点为研究对象，对其速度进行分解。其产生两个速度，即沿着杆的速度v1和绕着C点转动的速度v2。由几何知识可知vc=v1=vcosθ，又因为v2=v·sinθ=w·AC。而AC=R·cotθ，所以w=。

    二、借助物体运动图像发展学生高阶思维

    运动图像是运动学的重要组成部分，借助运动图像分析物理问题能大大简化解题步骤，提高解题效率[3]。在实际教学中，教师应注重借助物体运动图像发展学生的高阶思维。一方面，教师应为学生认真剖析物体不同运动图像的读图要点，使其充分理解纵轴、横轴及图像与坐标轴所围面积表示的含义。另一方面，教师应结合学生所学设计经典的问题，并给学生留下一定的时间，让其进行思考，从而在巩固学生所学的同时，进一步发散其思维。

    例2，一物体由静止从A点沿直线驶向B点，并刚好静止在B点。若AB两地的距离为s，物体做匀加速行驶的加速度为a1，做匀减速运动时加速度的绝对值为a2，则求物体从A点运动至B点所需的最短时间t。

    该题目要求运动的最短时间，可使用函数及图像法求解。其中用图像法求解容易理解，解题过程较简单。课堂上，教师可以先要求学生认真回顾所学的物体运动图像知识，积极思考，从图像中找到解题的突破口。由运动学知识可知，在v-t图像中，图像与x轴围成的面积即为其物体的位移，因此，可绘制如图2所示的物体运动图像。

    由图像可知，物体做匀加速直线运动而后做匀减速直线运动，刚好停在B点。如图2所示，其运动图像与x轴刚好构成三角形。设加速的位移为s1，减速的位移为s2，最大速度为vm，则满足s=s1+s2=+，又因为s=s1+s2=+=，而vm=，所以t=。

    三、借助万有引力定律发展学生高阶思维

    万有引力定律是高中物理的重要知识点。很多学生只是死记硬背相关的解题公式，一旦遇到情境较为新颖的问题，便不知如何作答。为避免这一情况的发生，教师应注重发展学生的高阶思维。一方面，由于万有引力定律相关题型较多，在教学中，教师应注重筛选新颖的习题情境，通过习题提高学生灵活运用知识的能力。另一方面，为避免挫伤学生解题的积极性，教师应在学生解题的过程中给予引导，使其少走弯路，迅速找到突破口，从而提高学生解题的自信心[4]。

    例3，一颗军事卫星在距离地面高度为地球半径的圆形轨道上运行，卫星轨道平面与赤道平面重合，侦察信息通过无线电传输方式发送到位于轨道上的地面接收站，已知人造地球卫星的最小周期约为85min，则以下说法正确的是（）。

    A.该军事卫星的周期约为480min

    B.该军事卫星的运行速度约为7km/s

    C.该军事卫星连续两次通过接收站正上方的时间间隔约为576min

    D.地面接收站能连续接收到信息的时间约为96min

    该题目不仅考查开普勒第三定律、万有引力知识，而且考查学生运用几何知识分析物理问题的能力，难度较大。在实际教学中，教师应注重引导学生绘制相关的草图进行辅助分析。由开普勒第三定律=，解得T≈240min，A错误;由v =≈5.6km/s可知，B错误;该军事卫星连续两次通过接收站正上方由几何关系可知：-=2π，解得t1=288min，C项错误。卫星与接收站的关系如图3所示：

    设卫星在A1、A2位置接收站恰好能接收到信息，由几何知识可知∠A1OB1=∠A2OB2=，+=·2π，解得t2==96min，D项正确。

    四、借助电磁学知识发展学生高阶思维

    电磁学的一些习题综合性较强，对学生深入理解所学的能力要求较高[5]。在教学中，为使学生深入理解电磁学知识，并能灵活地解答一些较为新颖的习题，做到以不变应万变，真正实现思维的提升，教师应做到以下两点：一方面，引导学生开展自主学习活动，使其搞清楚电磁学相关概念，尝试推导相关的结论，理解其来龙去脉;另一方面，注重选择难度稍大的习题对学生进行训练，深化其认识，在拓展其视野的同时，促进其思维的进一步发展。

    例4，如图4所示，两条平行导轨间距为L，其所在平面与地面呈θ角。在导轨的上端连接一平行板电容器电容为C。其处在磁感应强度为B的匀强磁场中，方向垂直于导轨平面。将一质量为m的金属棒，放置在导轨上其可沿导轨下滑，期间与导轨接触良好。若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，动力加速度为g，忽略所有电阻。将金属棒从上端由静止开始下滑。求：（1）电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;（2）金属棒速度大小随时间变化的关系。

    该题目包括两个问题，其中第一个问题较简单，但第二个题问则需要使用微元法进行分析、解答，难度较大。对于第一个问题，设金属棒的速度大小为v时，感应电动势为E=BLv，又因为U=E，C=Q/U，所以Q=CBLv。对于第二个问题，可以以非常短的时间?t为研究对象，则导体棒速度的变化量为?v，电容器极板上电荷量的变化为?q=CBL?v，设导体棒中的电流为i，以棒为研究对象，由牛顿第二定律可知mgsinθ-mgcosθ-BiL=ma，又因为i=?q/?t=CBLa，所以a=，可知其加速度恒定，因此，v=at=。

    结 语

    在高中物理教学中积极开展深度学习活动，发展学生的高阶思维，不仅有助于学生更加深入地理解所学，而且能使其掌握相关习题的解题技巧与思路，促进其解题能力得到更好的提升。因此，在实际教学中，教师应结合具体的问题情境，有针对性、有目的地给学生以引导，进而促进学生高阶思维的发展。

    [参考文献]

    祁红菊，吕朝阳.基于高阶思维的课堂设问探索[J].湖南中学物理，2020，35（01）：15-18.

    江国康.加强高中物理深度教学发展学生高阶思维研究[J].成才之路，2019（23）：41.

    任虎虎.指向深度学习的高中物理思维型课堂构建的研究[J].物理教师，2019，40（07）：28-31.

    王集峰.论高中物理教学中学生高阶思维能力的培养[J].成才之路，2019（06）：35.

    万俊涛.高中物理教学中高阶思维能力的培养策略[J].湖南中学物理，2018，33（05）：8-9.

    作者简介：黄肖斌（1973.7—），女，广西贵港人，本科学历，中学一级教师，从事高中物理教学与研究。