中學(xué)數(shù)學(xué)與物理教學(xué)與研究（4篇）第一篇：數(shù)學(xué)思想在中學(xué)物理教學(xué)中的滲透與應(yīng)用數(shù)學(xué)思想與物理教學(xué)之間的關(guān)系：物理學(xué)理論作為一種基本的科學(xué)理論，需要具備三個條件，分別是邏輯、定量和實證。其中邏輯就是借助邏輯推理去解釋和推導(dǎo)物理現(xiàn)象，定量則是驗證理論真?zhèn)嗡匦璧模瑢嵶C則是最終驗證的結(jié)果，而定量化就需要用到數(shù)學(xué)知識，它是驗證物理理論的必要條件。由此可知，數(shù)學(xué)思想與數(shù)學(xué)教學(xué)中具有密切的聯(lián)系。而且，在物理日常學(xué)習(xí)中，有意識的應(yīng)用數(shù)學(xué)思維所帶來的重要作用，是其他任何學(xué)科都無法替代的。在物理教學(xué)中滲透和應(yīng)用數(shù)學(xué)思想的策略：1．?dāng)?shù)學(xué)比例思想的運用。在中學(xué)物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生在掌握理論知識的基礎(chǔ)上，想要順利解決物理問題，還需要借助數(shù)學(xué)思想，而比例思想的運用較為普遍，尤其是在解決求比值的應(yīng)用題或是選擇題中，合理使用比例相關(guān)的知識，能夠方便學(xué)生更快速的求出比值。2．?dāng)?shù)形結(jié)合思想的運用。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時會發(fā)現(xiàn)，其中很多知識具有抽象性，單憑文字展開分析難度較大。為了幫助學(xué)生更好的理解和掌握物理規(guī)律，教師還可以將數(shù)形結(jié)合思想應(yīng)用在物理教學(xué)中，根據(jù)概念、定理或是具體題目，畫出相關(guān)圖像，然后再展開研究和學(xué)習(xí)，這樣可以將物理知識更加直觀的呈現(xiàn)出來。另外，教師還可以合理運用多媒體、交互白板等現(xiàn)代化教學(xué)手段，用動畫模式的形式展現(xiàn)物理變化，從而達到提升教學(xué)效果的目的。3．函數(shù)圖像思想的運用。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生會利用函數(shù)圖像來表達相關(guān)數(shù)量關(guān)系，引導(dǎo)其更直觀的發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，而在物理教學(xué)中，學(xué)生會接觸到一些相關(guān)聯(lián)的物理量，教師也可以利用函數(shù)圖像思想來表達物理量之間的關(guān)系，對學(xué)生理解物理量之間的數(shù)量關(guān)系有著重要的作用。4．分類討論思想的運用。思想方法是一個學(xué)科的精髓，掌握了這些精髓，學(xué)習(xí)起來才能更加游刃有余。而將數(shù)學(xué)中的分類討論思想應(yīng)用在物理學(xué)習(xí)中，能夠起到化繁為簡的作用。當(dāng)問題中所給的對象無法進行統(tǒng)一研究時，教師需要將研究對象按照某個標(biāo)準(zhǔn)進行分類，之后對每個分類進行研究并得出結(jié)論，最終將各類結(jié)果再整合起來得到答案。因此，分類討論實質(zhì)上就是化整為零，各個擊破的解題策略。第二篇：中學(xué)數(shù)學(xué)物理融合思考摘要：伴隨著中國教育的發(fā)展與進步，我們會發(fā)現(xiàn)中國的學(xué)生存在的問題主要出現(xiàn)在要記的知識量太多，然而當(dāng)今時代要的并不是太多的知識量，而是在遇到問題時能快速找到對應(yīng)的答案，于是就出現(xiàn)了“跨學(xué)科”學(xué)習(xí)這一詞。本文就數(shù)學(xué)物理這兩科的跨學(xué)科學(xué)習(xí)進行了探究與思考，發(fā)現(xiàn)了數(shù)學(xué)物理融合的可能性，以及融合之后會產(chǎn)生的效果。關(guān)鍵詞：生命教育；數(shù)學(xué)思想；中學(xué)物理；融合自然界中，任何事物都存在著緊密的相互聯(lián)系，包含了數(shù)學(xué)及物理。數(shù)學(xué)是物理之母、物理是數(shù)學(xué)之用。數(shù)學(xué)方法促進了對于物理學(xué)的研究；而物理思維擴展了數(shù)學(xué)領(lǐng)域與認(rèn)知，進而推動了數(shù)學(xué)的發(fā)展。一、中學(xué)物理中的數(shù)學(xué)體現(xiàn)要探究數(shù)學(xué)物理相融合，就要先發(fā)現(xiàn)在已知物理知識中數(shù)學(xué)思想的體現(xiàn)，因為這會使我們更好、更快速的建立數(shù)學(xué)與物理之間的聯(lián)系，以及找到數(shù)學(xué)與物理之間的共性與貫通。(一)物理學(xué)科公式及定理視角。在初中物理中有許多內(nèi)容包含著數(shù)學(xué)化思想，如物理公式與物理定理。以路程、速度及時間的聯(lián)系為例，小學(xué)是“路程等于速度乘時間”，到了初中表述為“v=s/t”公式外，還說明了三個變量間的數(shù)學(xué)關(guān)系(比)。另外還有一些公式，是由推導(dǎo)而產(chǎn)生的，在推導(dǎo)的過程中主要運用了等量代換與抵消的思想，而這種思想在物理公式推導(dǎo)過程中同樣適用，如物理中柱狀體壓強公式p=ρgh就是由p=F/S通過等量代換與抵消得來的，同類的還有通過阿基米德原理(F浮=G排)推導(dǎo)出的F浮=ρ液gV排、由功率的公式P=W/s推導(dǎo)出P=Fv等，這些公式的出現(xiàn)都是運用了數(shù)學(xué)中等量代換與抵消的思想。再就是物理中的定理。在數(shù)學(xué)中定理隨處可見，但它們的由來卻都通過了證明，證明是為了證實這條定理在任何條件下的存在，而證明的過程就成了這條定理存在的依據(jù)。而在物理中每一條的定理都是由一次次的實驗證明出來的，實驗的結(jié)果就成了這條定理在某種條件下存在的證據(jù)，由此可見物理中的實驗證明就體現(xiàn)了在數(shù)學(xué)中的過程證明。(二)從物理解題過程中看數(shù)學(xué)。在初中的物理解題過程中常會出現(xiàn)數(shù)學(xué)方法在其中的運用，通過這些方法的運用常常會使學(xué)生在解題時更快速、便捷。中學(xué)生通常在物理解題過程中使用的數(shù)學(xué)方法主要有兩種，一是條件推導(dǎo)公式法；二是使用方程解題法。條件推導(dǎo)公式法是針對于物理中含有比值問題的有效方法，此方法是指在某一物理知識的特定條件下具有某一公式，并推導(dǎo)出原有公式的變化形態(tài)，從而更簡便的得出比值問題的答案，而在推導(dǎo)的過程中通常需要運用數(shù)學(xué)的思想在其中。如下列有關(guān)初中物理杠桿的相關(guān)問題：已知F1表示動力F2表示阻力，L1表示動力臂L2表示阻力臂，且此時杠桿處于平衡狀態(tài)，L1/F2=1，求L2/F1的比值。首先此題由平衡條件(條件)可以得出杠桿公式F1L1=F2L2，此時再運用條件推導(dǎo)公式法，通過數(shù)學(xué)知識中的交叉相乘運算，可以很快地得出等式：L1/F2=L2/F1，而又因為L1/F2=1，所以L2/F1=1(L2/F1的比值為1)。通過一道例題條件推導(dǎo)，公式法的優(yōu)點很快就會顯現(xiàn)出來，即為做題速度加快、過程變得簡便，但這種方法卻需要數(shù)學(xué)思維能力強的人才能駕馭，否則在公式轉(zhuǎn)換時極易出錯，從而導(dǎo)致做題慌亂。但從中也可以看出數(shù)學(xué)知識對于物理解題時的重要性，以及在解決物理問題時運用數(shù)學(xué)知識的好處，同時會發(fā)現(xiàn)在物理解題過程中數(shù)學(xué)方法的體現(xiàn)。使用方程解題法是針對于物理難度較大、物理解題思維要求較高題型的有效方法；同時也是在沒有解題思路、已知物理量較少時的有效對策。此方法通常將問題設(shè)為未知量，但在設(shè)未知量時需要注意數(shù)學(xué)物理的有些符號定義不同，由于在物理列方程及解方程中展現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)方法，學(xué)生習(xí)慣性會將未知數(shù)設(shè)為x，但在物理中的方程和數(shù)學(xué)中的方程是不同的。在物理中若設(shè)時間為未知量，則需要用字母t來表示，盡管和數(shù)學(xué)中的方程有不同，但總歸是如出一轍，就如同下面的例子：甲、乙兩站相距480公里，一輛巴士從甲站開出，每小時行駛90公里，一輛小轎車從乙站開出，每小時行駛140公里，慢車先開1小時，快車再開，且兩車相向而行，求快車開出幾個小時后兩車相遇？從題目中看這道題既可以是物理題又可以是數(shù)學(xué)題，但是此題是一道標(biāo)準(zhǔn)的物理中有關(guān)路程的方程題，那么在解答時就要先設(shè)問題時間為未知數(shù)t，再按照數(shù)學(xué)解方程的步驟(找等量關(guān)系、列方程、解方程[1]、檢驗、寫答)依次進行，此題就迎刃而解了，這充分體現(xiàn)了在物理解題過程中含有數(shù)學(xué)在其中。同時使用方程解題法不僅可以在路程問題上使用，還可以在密度、壓強混合題、浮力題等當(dāng)中使用，由此可見數(shù)學(xué)方法對于學(xué)生在解決物理問題上具有重要的影響。二、數(shù)學(xué)化思想融入物理的作用(一)中學(xué)生數(shù)學(xué)優(yōu)劣對學(xué)習(xí)物理的影響。數(shù)學(xué)是中學(xué)生所要學(xué)習(xí)的重要學(xué)科，而由于每個人學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)先天資質(zhì)、后天資源不同以及個人努力不同，導(dǎo)致學(xué)生間學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)能力有優(yōu)劣之分，而不同中學(xué)生數(shù)學(xué)的優(yōu)劣影響著數(shù)學(xué)思維的深度及廣度，同時也影響著解決數(shù)學(xué)問題的反應(yīng)速度。通過提升中學(xué)生數(shù)學(xué)思維的深度及廣度以及數(shù)學(xué)問題的反應(yīng)速度，可以提高中學(xué)生對物理學(xué)科的興趣，從而保證中學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的持續(xù)性。通過數(shù)學(xué)能力的加強，使中學(xué)生找到適合并屬于自己的物理學(xué)習(xí)方法，從而提高物理學(xué)習(xí)能力。良性循環(huán)的最終結(jié)果使學(xué)習(xí)物理的效果大大提高，并降低了解決物理問題的認(rèn)知負(fù)荷，在擁有優(yōu)秀數(shù)學(xué)能力的前提上，只需加上物理觀念及知識，就可徹底提升該學(xué)生在學(xué)習(xí)物理上的速度和效果。由此可見中學(xué)生數(shù)學(xué)優(yōu)劣對學(xué)習(xí)物理的影響頗深。(二)物理學(xué)家通過數(shù)學(xué)化思想做出貢獻。從古至今，有著許多為人類社會做出重大貢獻的物理學(xué)家，并且在他們的研究成果中也暗含著數(shù)學(xué)化思想。著名物理學(xué)家伽利略就是其中之一，他不僅在研究中加入了數(shù)學(xué)化思想，他還是研究物理新模式的祖師爺。伽利略在研究落體運動數(shù)量關(guān)系過程中，開創(chuàng)了物理科學(xué)數(shù)學(xué)化思想，使得數(shù)學(xué)史無前例地與實驗精神相結(jié)合創(chuàng)造了研究物理世界的新方法：科學(xué)實驗、邏輯實驗和數(shù)學(xué)化思想。[1]同樣的著名物理學(xué)家還有開普勒，他主要研究的是與物體運動有關(guān)的內(nèi)容。特別是他對地球及行星軌跡的決定方法，為此創(chuàng)立了宇宙空間的三角測量方法，并發(fā)明了無限小量的求和方法，將之運用到求體積方面。[2]還有一個人盡皆知的物理學(xué)家-牛頓。他發(fā)明并運用了微積分，建立了運動定律和引力定律(初二)。牛頓堅信自然界是用數(shù)學(xué)設(shè)計的，沒有理由不按照數(shù)學(xué)家搞數(shù)學(xué)的程序去進行科學(xué)研究。[2]綜合上述言論不難看出數(shù)學(xué)化思想給予了物理學(xué)家在物理研究上面的重要幫助。三、中學(xué)生使用數(shù)學(xué)方法看待物理問題(一)運用數(shù)學(xué)方法中的數(shù)列法解決物理問題。對于連續(xù)作用并彼此之間存在一種數(shù)值的銜接關(guān)系時，常常會利用歸納法、數(shù)列知識。數(shù)列一般是指一列數(shù)字按照某種關(guān)系有順序的進行排列。而在數(shù)學(xué)的數(shù)列知識當(dāng)中一般分為兩種，分別是等差數(shù)列和等比數(shù)列，前者(等差數(shù)列)主要是針對于相鄰兩數(shù)間差的研究，而后者(等比數(shù)列)主要是針對于相鄰兩數(shù)間比的研究。數(shù)列問題在物理中并不少見。例如下列問題就是通過數(shù)列問題解決的：已知小明勻速直線步行速度為2m/s，若小明步行時間為n秒，求證小明行駛的總路程為總時間的2倍。看到此題首先明確公式v=S/t，再由此將公式變形為S=vt，此時我們已知v=2m/s，那么就可以先進行假設(shè)當(dāng)t=1s時，可求出S=2m，以此類推當(dāng)t=ns時S=2nm，這時就需要用到數(shù)列法中的等差數(shù)列法，先求出路程總和((首項+末項)×項數(shù)÷2)S總=(2+2n)×n/2=n+n2，再求出時間總和t總=(1+n)×n/2=1/2(n+n2)，所以2倍的t總等于S總。通過例題不難看出數(shù)列法在某些物理問題中具有核心作用。(二)運用數(shù)學(xué)方法中的圖像法解決物理問題。圖像法在數(shù)學(xué)中應(yīng)用極廣，并且在數(shù)學(xué)中占有重要的地位以及有著重要的作用，許多數(shù)學(xué)問題當(dāng)面對圖像法時常會迎刃而解，其實在物理當(dāng)中也是如此。在物理中所謂圖像法，就是把兩個相關(guān)物理量之間的關(guān)系用函數(shù)圖線在平面直角坐標(biāo)系上描繪出來，使得兩個物理量之間的關(guān)系能夠直觀形象的呈現(xiàn)出來。物理規(guī)律用函數(shù)表示就成了物理分式，用圖表示就成了圖像。[3]而圖像擅長表示物理量與物理量之間的聯(lián)系，使難以理解的知識與內(nèi)涵形象化，所以數(shù)學(xué)當(dāng)中的圖像法同樣十分的適用于解決物理問題。例如：利用圖像分析問題，可以優(yōu)化解題過程，使復(fù)雜問題簡單化，使物理現(xiàn)象或過程直觀化。有時還可以躲避不必要的復(fù)雜運算過程，[3]如下面這道題運用了圖像法之后就變得簡單化了：已知G=mg，當(dāng)g恒為定值10N/kg時，求畫出重力的函數(shù)圖像，并直接寫出當(dāng)m=1、2、3、5時G的值。通過題目要求畫出重力的函數(shù)圖像，依據(jù)圖像很容易得到當(dāng)m=1、2、3、5時G分別等于10N、20N、30N、50N。通過上述例題很容易發(fā)現(xiàn)圖像法在解題時的便捷與簡單，雖然此題可直接運用公式進行計算，并且也不太麻煩，但卻沒有圖像法的直觀與形象。可見圖像法對于解決物理問題同樣是一個好工具。四、中學(xué)階段形象思維培養(yǎng)數(shù)學(xué)物理能力形象思維就是用直觀形象和表象解決問題的思維，當(dāng)人們將事物的表象特征抽象出來進行思維可視化，以圖案、符號、線條、顏色的方式表述出來，并詳細(xì)的闡述彼此間的交互關(guān)系，就是形象思維。形象思維包含著形象性、整體性及跳躍性等三大特點，形象性是以圖形、文字或圖像呈現(xiàn)客觀事物；整體性指在知識架構(gòu)的上方俯視全局，把握住內(nèi)在的本質(zhì)和規(guī)律；跳躍性是指錢學(xué)森所說的“能大跨度地思維，從初看無關(guān)事物中找出有關(guān)”。(一)形象思維培養(yǎng)數(shù)學(xué)能力。通過了解形象思維的特點(形象性、整體性、跳躍性)，會發(fā)現(xiàn)這些特點與數(shù)學(xué)知識的內(nèi)容可以相互呼應(yīng)、相互聯(lián)系。由下圖可知：形象性：由于形象性是指以圖形、文字或圖像呈現(xiàn)客觀事物(數(shù)學(xué)知識的內(nèi)容)。通過讀圖可得：圖中對于客觀事物的呈現(xiàn)主要是通過文字(敘述)與圖畫(解讀)的方式展現(xiàn)數(shù)學(xué)知識的內(nèi)容，從而得出形象思維中的形象性在數(shù)學(xué)知識聯(lián)系框架圖中主要體現(xiàn)在形象性中的文字與圖畫上。1.整體性整體性在圖中的數(shù)學(xué)知識的內(nèi)容上，主要體現(xiàn)在對多個知識點的透徹分析與擴展內(nèi)容之后不同內(nèi)容之間的聯(lián)系，從而形成架構(gòu)圖。而通過整體性在圖中的運用，可以俯視知識點的內(nèi)容的架構(gòu)圖，從而更容易的握住知識點之間內(nèi)在的本質(zhì)和規(guī)律。2.跳躍性跳躍性在圖中主要體現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)不同知識點內(nèi)容之間的聯(lián)系，并用與之關(guān)系相對應(yīng)的表示線連接起來，使知識點的內(nèi)容發(fā)生跳躍。而通過知識點內(nèi)容的跳躍，可以使架構(gòu)圖形成跨度思維，讓知識點的內(nèi)容之間的聯(lián)系也變得緊密起來。通過上述形象思維的特點對知識點的內(nèi)容的影響，可以發(fā)現(xiàn)這些特點會大大的提高學(xué)生透徹地掌握數(shù)學(xué)知識、技能和習(xí)慣的速度，還會使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識、技能和習(xí)慣變得容易。而數(shù)學(xué)能力可以被定義為：能夠較為敏捷、簡易并透徹地掌握數(shù)學(xué)知識、能力與習(xí)慣。由此可見形象思維是可以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的提高的。(二)形象思維培養(yǎng)物理能力。基于義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中物理課程的定義：物理是一門注重實驗(整體性)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程。此階段的物理課程應(yīng)注意讓學(xué)生經(jīng)歷實驗探究過程(形象性、跳躍性)，學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)探究方法(整體性、跳躍性)，提高分析問題及解決問題的能力(整體性、形象性、跳躍性)。[4]可以發(fā)現(xiàn)與形象思維培養(yǎng)的密不可分之處眾多，說明如下：實驗：上圖是有關(guān)探究影響液體中物體所受浮力的大小有哪些因素的實驗。在探究實驗中依次列舉了實驗的目的、單一變量、圖示、結(jié)果及原因，從宏觀上看整套的實驗過程體現(xiàn)了形象思維的整體性，因為探究實驗的目的解釋了此次實驗的本質(zhì)(探究影響液體中物體所受浮力大小的因素)，而圖示、結(jié)果及原因闡明了實驗中蘊藏的規(guī)律(影響液體中物體所受浮力大小的因素有液體密度的大小與物體排開水的體積的大小，所以會發(fā)現(xiàn)當(dāng)二者其中之一不發(fā)生變化，而另一因素發(fā)生變化時，會影響所受浮力的大小)。因此會發(fā)現(xiàn)整體性影響著實驗，給人“俯視全局的感覺”，會使學(xué)生對知識點的內(nèi)容更加的清晰明了。實驗探究過程：由圖中實驗探究過程的呈現(xiàn)，會發(fā)現(xiàn)在這當(dāng)中即存在著形象思維中的形象性(實驗的流程圖、實驗的文字?jǐn)⑹?，又存在著形象思維中的跳躍性(實驗過程中不同變量下結(jié)果與結(jié)果之間的聯(lián)系、以及結(jié)果與原因之間的聯(lián)系)。通過上述分析會發(fā)現(xiàn)兩個形象思維的特點對實驗探究過程的影響，即是實驗探究過程既通俗易懂又不缺乏知識點的深度。學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)探究方法、提高分析問題及解決問題的能力：由上述與上圖科學(xué)的知識與科學(xué)探究方法在此分別為影響液體中物體所受浮力大小的因素(整體性、跳躍性)與實驗探究的方法(整體性)。而在分析問題(浮力)與解決問題(影響液體中物體所受浮力大小的因素)時使用了形象思維的形象性(圖表、圖畫)、跳躍性(關(guān)系線)與整體性(實驗探究)，使分析問題更加透徹、明了、有深度，在解決問題時思路多、方法多，且步驟嚴(yán)謹(jǐn)。綜合上述形象思維培養(yǎng)與中學(xué)物理課標(biāo)(物理能力)之間的聯(lián)系與相互體現(xiàn)，可以得出以形象思維培養(yǎng)物理能力，可以使學(xué)生更加熟練地掌握操作及敘述實驗的能力，還可以使學(xué)生分析問題時分析得更加透徹、可運用的方法更加豐富、提出的問題更具有技術(shù)含量。五、結(jié)束語在中學(xué)數(shù)學(xué)與物理教師間，經(jīng)常可以聽到“數(shù)學(xué)物理不分家”的說法，加上在一般人的常識中，數(shù)學(xué)成績好的物理就好、物理成績好的數(shù)學(xué)也差不了，可以發(fā)現(xiàn)兩個學(xué)科的緊密性。從本研究中，可以得到在當(dāng)代的學(xué)習(xí)中不僅可以在學(xué)習(xí)物理時參考以及運用數(shù)學(xué)知識，甚至可以將運用數(shù)學(xué)知識提升到運用數(shù)學(xué)思想與數(shù)學(xué)方法的高度；還可以在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)時參考以及運用物理知識(也可以將運用物理知識提升為運用物理思維與物理規(guī)律的高度)。第三篇：數(shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用【考綱分析】數(shù)學(xué)是解決物理問題的基本工具和途徑，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題是新課標(biāo)高考《考試大綱》中要求考查的五種能力之一。《考試大綱》中明確要求學(xué)生能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關(guān)系式，進行推導(dǎo)和求解，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論；必要時能運用幾何圖形、函數(shù)圖像進行表達、分析。因此，培養(yǎng)學(xué)生熟練地運用數(shù)學(xué)工具解決物理問題是中學(xué)物理教學(xué)的任務(wù)之一，教師在平時的教學(xué)工作中要特別注意物理問題和數(shù)學(xué)方法的有機結(jié)合，讓學(xué)生能夠熟練利用數(shù)學(xué)工具解決實際問題。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、數(shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用2、解綜合題能力的提高【知識要點】一、極值法數(shù)學(xué)中求極值的方法很多，物理極值問題中常用的極值法有：三角函數(shù)極值法、二次函數(shù)極值法、一元二次方程的判別式法等．1．利用三角函數(shù)求極值y＝acos

θ＋bsin

θ＝eq\r(a2＋b2)(eq\f(a,\r(a2＋b2))cos

θ＋eq\f(b,\r(a2＋b2))sin

θ)令sin

φ＝eq\f(a,\r(a2＋b2))，cos

φ＝eq\f(b,\r(a2＋b2))則有：y＝eq\r(a2＋b2)(sin

φcos

θ＋cos

φsin

θ)＝eq\r(a2＋b2)sin(φ＋θ)所以當(dāng)φ＋θ＝eq\f(π,2)時，y有最大值，且ymax＝eq\r(a2＋b2)．2．利用二次函數(shù)求極值二次函數(shù)：y＝ax2＋bx＋c＝a(x2＋eq\f(b,a)x＋eq\f(b2,4a2))＋c－eq\f(b2,4a)＝a(x＋eq\f(b,2a))2＋eq\f(4ac－b2,4a)(其中a、b、c為實常數(shù))，當(dāng)x＝－eq\f(b,2a)

時，有極值ym＝eq\f(4ac－b2,4a)(若二次項系數(shù)a>0，y有極小值；若a<0，y有極大值)．3．均值不等式對于兩個大于零的變量a、b，若其和a＋b為一定值p，則當(dāng)a＝b時，其積ab取得極大值

eq\f(p2,4)；對于三個大于零的變量a、b、c，若其和a＋b＋c為一定值q，則當(dāng)a＝b＝c時，其積abc取得極大值

eq\f(q3,27)．二、幾何法利用幾何方法求解物理問題時，常用到的有“對稱點的性質(zhì)”、“兩點間直線距離最短”、“直角三角形中斜邊大于直角邊”以及“全等、相似三角形的特性”等相關(guān)知識，如：帶電粒子在有界磁場中的運動類問題，物體的變力分析時經(jīng)常要用到相似三角形法、作圖法等．與圓有關(guān)的幾何知識在力學(xué)部分和電學(xué)部分的解題中均有應(yīng)用，尤其在帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動類問題中應(yīng)用最多，此類問題的難點往往在圓心與半徑的確定上，確定方法有以下幾種．1．依切線的性質(zhì)確定．從已給的圓弧上找兩條不平行的切線和對應(yīng)的切點，過切點作切線的垂線，兩條垂線的交點為圓心，圓心與切點的連線為半徑．三、圖象法中學(xué)物理中一些比較抽象的習(xí)題常較難求解，若能與數(shù)學(xué)圖形相結(jié)合，再恰當(dāng)?shù)匾胛锢韴D象，則可變抽象為形象，突破難點、疑點，使解題過程大大簡化．圖象法是歷年高考的熱點，因而在復(fù)習(xí)中要密切關(guān)注圖象，掌握圖象的識別、繪制等方法．1．物理圖象的分類整個高中教材中有很多不同類型的圖象，按圖形形狀的不同可分為以下幾類．(1)直線型：如勻速直線運動的s－t圖象、勻變速直線運動的v－t

圖象、定值電阻的U－I圖象等．(2)正弦曲線型：正弦式交變電流的e－t圖象、

(3)其他型：分子力與分子間距離的f－r圖象等．下面我們對高中物理中接觸到的典型物理圖象作一綜合回顧，以期對物理圖象有個較為系統(tǒng)的認(rèn)識和歸納．圖??象函數(shù)形式特例物理意義y＝c勻速直線運動的v－t圖象做勻速直線運動的質(zhì)點的速度是恒矢量．y＝kx①勻速直線運動的s－t圖象②初速度v0＝0的勻加速直線運動的v－t?圖象(若v0≠0，則縱截距不為零)③純電阻電路的I－U圖象①表示物體的位移大小隨時間線性增大．②表示物體的速度大小隨時間線性增大．③表示純電阻電路中I隨導(dǎo)體兩端的電壓U線性增大．y＝a－kx①勻減速直線運動的v－t圖象②閉合電路中的U－I圖象(U＝E－Ir)①表示物體的速度大小隨時間線性減小．②表示路端電壓隨電流的增大而減小．y＝eq\f(a,x＋b)·x(雙曲線函數(shù))①由純電阻用電器組成的閉合電路的U－R圖象(U＝eq\f(E,R＋r)R)②在垂直于勻強磁場的[XCzt71．tifBP]導(dǎo)軌上，自由導(dǎo)體棒在一恒定動力F的作用下做變加速運動的v－t圖象①表示純電阻電路中電源的端電壓隨外電阻而非線性增大．②將達到穩(wěn)定速度vm＝eq\f(FR總,B2L2)．y＝kx2(拋物線函數(shù))①小燈泡消耗的實際功率與外加電壓的P－U

圖象②位移與時間的s－t圖象(s＝eq\f(1,2)at2)①表示小燈泡消耗的實際功率隨電壓的增大而增大，且增大得越來越快．②表示位移隨時間的增大而增大，且增大得越來越快．xy＝c(雙曲線函數(shù))機械在額定功率下，其牽引力與速度的關(guān)系圖象(P＝Fv)表示功率一定時，牽引力與速度成反比．y＝Asin

ωt交流電的e－t圖象(e＝Emsin

ωt)表示交流電隨時間變化的關(guān)系．2．物理圖象的應(yīng)用(1)利用圖象解題可使解題過程更簡化，思路更清晰．利用圖象法解題不僅思路清晰，而且在很多情況下可使解題過程得到簡化，起到比解析法更巧妙、更靈活的獨特效果．甚至在有些情況下運用解析法可能無能為力，但是運用圖象法則會使你豁然開朗，如求解變力分析中的極值類問題等．(2)利用圖象描述物理過程更直觀．從物理圖象上可以比較直觀地觀察出物理過程的動態(tài)特征．(3)利用物理圖象分析物理實驗．運用圖象處理實驗數(shù)據(jù)是物理實驗中常用的一種方法，這是因為它除了具有簡明、直觀、便于比較和減少偶然誤差的特點外，還可以由圖象求解第三個相關(guān)物理量，尤其是無法從實驗中直接得到的結(jié)論．3．對圖象意義的理解(1)首先應(yīng)明確所給的圖象是什么圖象，即認(rèn)清圖象中比縱橫軸所代表的物理量及它們的“函數(shù)關(guān)系”，特別是對那些圖形相似、容易混淆的圖象，更要注意區(qū)分．例如振動圖象與波動圖象、運動學(xué)中的

s－t

圖象和v－t圖象、電磁振蕩中的i－t圖象和q－t圖象等．(2)要注意理解圖象中的“點”、“線”、“斜率”、“截距”、“面積”的物理意義．①點：圖線上的每一個點對應(yīng)研究對象的一個狀態(tài)．要特別注意“起點”、“終點”、“拐點”、“交點”，它們往往對應(yīng)著一個特殊狀態(tài)．如有的速度圖象中，拐點可能表示速度由增大(減小)變?yōu)闇p小(增大)，即加速度的方向發(fā)生變化的時刻，而速度圖線與時間軸的交點則代表速度的方向發(fā)生變化的時刻．②線：注意觀察圖線是直線、曲線還是折線等，從而弄清圖象所反映的兩個物理量之間的關(guān)系．③斜率：表示縱橫坐標(biāo)上兩物理量的比值．常有一個重要的物理量與之對應(yīng)，用于求解定量計算中所對應(yīng)的物理量的大小以及定性分析變化的快慢．如

v－t

圖象的斜率表示加速度．④截距：表示縱橫坐標(biāo)兩物理量在“邊界”條件下物理量的大小．由此往往可得到一個很有意義的物理量．如電源的U－I圖象反映了U＝E－Ir的函數(shù)關(guān)系，兩截距點分別為(0，E)和eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,r)，0))．⑤面積：有些物理圖象的圖線與橫軸所圍的面積往往代表一個物理量的大小．如v－t圖象中面積表示位移．4．運用圖象解答物理問題的步驟(1)看清縱橫坐標(biāo)分別表示的物理量．(2)看圖象本身，識別兩物理量的變化趨勢，從而分析具體的物理過程．(3)看兩相關(guān)量的變化范圍及給出的相關(guān)條件，明確圖線與坐標(biāo)軸的交點、圖線斜率、圖線與坐標(biāo)軸圍成的“面積”的物理意義．四、數(shù)學(xué)歸納法在解決某些物理過程中比較復(fù)雜的具體問題時，常從特殊情況出發(fā)，類推出一般情況下的猜想，然后用數(shù)學(xué)歸納法加以證明，從而確定我們的猜想是正確的．利用數(shù)學(xué)歸納法解題要注意書寫上的規(guī)范，以便找出其中的規(guī)律．五、微元法利用微分思想的分析方法稱為微元法．它是將研究對象(物體或物理過程)進行無限細(xì)分，再從中抽取某一微小單元進行討論，從而找出被研究對象的變化規(guī)律的一種思想方法．微元法解題的思維過程如下．(1)隔離選擇恰當(dāng)?shù)奈⒃鳛檠芯繉ο螅⒃梢允且恍《尉€段、圓弧或一小塊面積，也可以是一個小體積、小質(zhì)量或一小段時間等，但必須具有整體對象的基本特征．(2)將微元模型化(如視為點電荷、質(zhì)點、勻速直線運動、勻速轉(zhuǎn)動等)，并運用相關(guān)的物理規(guī)律求解這個微元與所求物體之間的關(guān)聯(lián)．(3)將一個微元的解答結(jié)果推廣到其他微元，并充分利用各微元間的對稱關(guān)系、矢量方向關(guān)系、近似極限關(guān)系等，對各微元的求解結(jié)果進行疊加，以求得整體量的合理解答．六、三角函數(shù)法三角函數(shù)反映了三角形的邊、角之間的關(guān)系，在物理解題中有較廣泛的應(yīng)用．例如：討論三個共點的平衡力組成的力的三角形時，常用正弦定理求力的大小；用函數(shù)的單調(diào)變化的臨界狀態(tài)來求取某個物理量的極值；用三角函數(shù)的“和積公式”將結(jié)論進行化簡等．七、數(shù)列法凡涉及數(shù)列求解的物理問題都具有過程多、重復(fù)性強的特點，但每一個重復(fù)過程均不是原來的完全重復(fù)，而是一種變化了的重復(fù)．隨著物理過程的重復(fù)，某些物理量逐步發(fā)生著前后有聯(lián)系的變化．該類問題求解的基本思路為：(1)逐個分析開始的幾個物理過程；(2)利用歸納法從中找出物理量變化的通項公式(這是解題的關(guān)鍵)；(3)最后分析整個物理過程，應(yīng)用數(shù)列特點和規(guī)律求解．無窮數(shù)列的求和，一般是無窮遞減數(shù)列，有相應(yīng)的公式可用．等差：Sn＝eq\f(n(a1＋an),2)＝na1＋eq\f(n(n－1),2)d(d為公差)．等比：Sn＝eq\f(a1(1－qn),1－q)(q為公比)．八、比例法比例計算法可以避開與解題無關(guān)的量，直接列出已知和未知的比例式進行計算，使解題過程大為簡化．應(yīng)用比例法解物理題，要討論物理公式中變量之間的比例關(guān)系，要清楚公式的物理意義和每個量在公式中的作用，以及所要討論的比例關(guān)系是否成立．同時要注意以下幾點．(1)比例條件是否滿足．物理過程中的變量往往有多個，討論某兩個量間的比例關(guān)系時要注意只有其他量為常量時才能成比例．(2)比例是否符合物理意義．不能僅從數(shù)學(xué)關(guān)系來看物理公式中各量的比例關(guān)系，要注意每個物理量的意義．(如不能根據(jù)R＝eq\f(U,I)

認(rèn)定電阻與電壓成正比)(3)比例是否存在．討論某公式中兩個量的比例關(guān)系時，要注意其他量是否能認(rèn)為是不變量．如果該條件不成立，比例也不能成立．(如在串聯(lián)電路中，不能認(rèn)為P＝eq\f(U2,R)

中P與R成反比，因為R變化的同時，U也隨之變化而并非常量)許多物理量都是用比值法來定義的，常稱之為“比值定義”．如密度ρ＝eq\f(m,V)，導(dǎo)體的電阻R＝eq\f(U,I)，電容器的電容

C＝eq\f(Q,U)，接觸面間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(f,FN)，電場強度E＝eq\f(F,q)等．它們的共同特征是：被定義的物理量是反映物體或物質(zhì)的屬性和特征的，它和定義式中相比的物理量無關(guān)．對此，學(xué)生很容易把它當(dāng)做一個數(shù)學(xué)比例式來處理而忽略了其物理意義，也就是說教學(xué)中還要防止數(shù)學(xué)知識在物理應(yīng)用中的負(fù)遷移．?dāng)?shù)學(xué)是“物理學(xué)家的思想工具”，它使物理學(xué)家能“有條理地思考”并能想象出更多的東西．可以說，正是有了數(shù)學(xué)與物理學(xué)的有機結(jié)合，才使物理學(xué)日臻完善．物理學(xué)的嚴(yán)格定量化，使得數(shù)學(xué)方法成為物理解題中一個不可或缺的工具．第四篇：中學(xué)物理教育教學(xué)研究綜述一、統(tǒng)計分析

1.刊物轉(zhuǎn)載排名

2018年《中學(xué)物理教與學(xué)》共轉(zhuǎn)載論文186篇，分布在40種刊物上。表1是排名前9位的刊物轉(zhuǎn)載情況，其中，《物理教師》《物理教學(xué)探討》《中學(xué)物理教學(xué)參考》《物理教學(xué)》《中學(xué)物理》《物理通報》等物理教學(xué)專業(yè)期刊轉(zhuǎn)載文章總計116篇，占總數(shù)的62.4%，與往年持平。表1刊名轉(zhuǎn)載數(shù)有并列排名占總量比例《物理教師》22111.8%《物理教學(xué)探討》21211.3%《中學(xué)物理教學(xué)參考》20310.8%《物理教學(xué)》19410.2%《中學(xué)物理》19410.2%《物理通報》1558.1%《實驗教學(xué)與儀器》964.8%《課程教學(xué)研究》773.8%《課程·教材·教法》683.2%《中小學(xué)教師培訓(xùn)》391.6%《教育與裝備研究》391.6%《教育研究與評論》391.6%《物理實驗》391.6%

2.作者單位、地域分布情況統(tǒng)計

以轉(zhuǎn)載論文第一作者統(tǒng)計，來自中學(xué)、高校和教育科研單位的比例分別是53.8%、25.8%和20.4%。中學(xué)作者依然是主力，教育科研單位的轉(zhuǎn)載數(shù)上升幅度較大，高校略有下降。地域分布方面，排名前五位的依次是江蘇（46篇，占24.7%）、浙江（31篇，占16.7%）、北京（29篇，占15.6%）、廣東（24篇，占12.9%）、福建（8篇，占4.3%），江蘇依然以絕對優(yōu)勢居榜首，浙江、北京和廣東排名未變，但轉(zhuǎn)載數(shù)量有所上升，福建開始嶄露頭角。

3.基金項目文章統(tǒng)計

在轉(zhuǎn)載的論文中，有67篇屬于基金項目課題研究成果，占總數(shù)的36%，與往年大體相當(dāng)。

4.轉(zhuǎn)載文章內(nèi)容分類統(tǒng)計

2018年度轉(zhuǎn)載文章按內(nèi)容分類統(tǒng)計結(jié)果見表2。表2研究領(lǐng)域篇數(shù)比例物理教育總論2211.80%課程與教材研究2010.80%物理教學(xué)研究7238.70%實驗研究2915.60%教師發(fā)展105.40%學(xué)生研究84.30%評價研究2513.40%

由表2可知，物理教學(xué)研究仍然占比較重，其他領(lǐng)域研究亟待加強，特別是教師發(fā)展和學(xué)生研究領(lǐng)域。二、重點與熱點概述

1.2017年版課標(biāo)解讀

2018年1月，教育部正式頒布了修訂后的普通高中課程方案和各學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版），凝練了學(xué)科核心素養(yǎng)，普通高中課程改革正式走入核心素養(yǎng)時代。課標(biāo)研制專家，物理教育研究者和一線教師從不同視角對2017年版課標(biāo)進行了解讀。

一是對物理核心素養(yǎng)的理解。郭玉英立足國際科學(xué)教育改革的前沿，從物理課程論的視角具體分析了知識技能和物理觀念、過程與方法和科學(xué)思維與科學(xué)探究能力、情感態(tài)度與價值觀和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，指出物理核心素養(yǎng)“是三維課程目標(biāo)的整合、提煉與發(fā)展”。這一研究有助于教師從課程理念的繼承、發(fā)展與創(chuàng)新的角度看待物理核心素養(yǎng)。彭前程則從具體的教學(xué)要求出發(fā)，就如何理解和把握物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任提出了自己的見解。邢紅軍在深刻反思物理核心素養(yǎng)不足的基礎(chǔ)上，從核心素養(yǎng)的內(nèi)涵、特點與價值取向出發(fā)，結(jié)合物理學(xué)的學(xué)科特征，廓清物理學(xué)科核心素養(yǎng)的組成要素，從“物理知識與物理方法、物理思維與物理技能、物理思想與物理觀念、科學(xué)精神與人文精神”四個層級八個維度重構(gòu)物理學(xué)科核心素養(yǎng)。這一模型對物理教學(xué)理論與實踐均具借鑒意義。

二是對2017年版課標(biāo)的整體解讀。廖伯琴就一線教師關(guān)切的問題如課標(biāo)的亮點、課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的落實等進行了解析，指出教師“應(yīng)站在為了學(xué)生的發(fā)展，為了國家強大、民族興旺，為了全人類文明進步這樣的高度進行物理教學(xué)，為全面實現(xiàn)物理課程的功能做出努力”。馬亞鵬等通過研讀課標(biāo)文本發(fā)現(xiàn)，新課標(biāo)具有“凸顯物理課程的育人價值，反映物理課程與教學(xué)論的最新成果，優(yōu)化高中物理課程結(jié)構(gòu)，明確制定學(xué)業(yè)質(zhì)量水平標(biāo)準(zhǔn)，增強課程標(biāo)準(zhǔn)的可操作性等顯著特點”，結(jié)合物理教學(xué)實踐提出轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、強化科學(xué)實踐、落實學(xué)業(yè)質(zhì)量、創(chuàng)新物理文化等課程實施原則。

三是對新舊課標(biāo)的對比分析。趙堅、馬亞鵬從課程標(biāo)準(zhǔn)的框架、課程性質(zhì)與理念、課程目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)、實施建議等方面做了詳細(xì)的比較，這一對比研究便于教師從宏觀的角度把握課程標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)性和發(fā)展性，從個中表述的變化中領(lǐng)會課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。彭前程著重對比分析了內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的變化，詳細(xì)列舉了內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中增加、刪除及調(diào)整的條目，并分析了變化的原因。這一分析清晰明了，有助于引導(dǎo)教師領(lǐng)會課程內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)思路。曹寶龍尤為關(guān)注評價體系的變化，對評價體系的創(chuàng)建、教學(xué)提示的創(chuàng)設(shè)、模塊學(xué)業(yè)要求的設(shè)置、學(xué)業(yè)質(zhì)量水平和課程評價體系的運用做了深刻的解讀。

總體上來看，對課標(biāo)的解讀還停留在對文本的宏觀分析，對課標(biāo)的實施也僅僅是提出了一些原則性的觀點和思路，還缺乏更為細(xì)致的學(xué)理分析和實踐案例的支撐。

2.高考物理改革與應(yīng)對

繼浙江、上海實施高考改革新政后，陸續(xù)有一些省市也加入了改革的試點，但也有一些省市由于“條件不成熟”等原因宣布延遲實施新高考，表明教育行政部門面對高考改革的審慎、理性與負(fù)責(zé)的態(tài)度。《中學(xué)物理教與學(xué)》持續(xù)關(guān)注新高考對物理學(xué)與教的變化，分別于2017年和2018年的第4期以專題的形式轉(zhuǎn)載了相關(guān)研究成果。

針對浙江等地選考物理人數(shù)下降這一現(xiàn)象，朱邦芬院士在實地調(diào)研的基礎(chǔ)上，認(rèn)為新高考在制度設(shè)計上未能考慮到“學(xué)好物理所需精力”“選考物理學(xué)生比選考其他學(xué)科學(xué)生的優(yōu)秀程度”等因素，使得選考成為“田忌賽馬”式的博弈，是對選考物理的學(xué)生實質(zhì)上的不公平。對此，他提出了短、中、長期的改進措施。就短期而言，他指出了“增加高中物理課的必修學(xué)時，改進必修授課內(nèi)容；報考理工科的學(xué)生必須考物理；增加物理在高考錄取中的權(quán)重；等級賦分時增設(shè)考生群體優(yōu)秀群體的權(quán)重因素”等建議。

對于等級性考試賦分方法，一些專家和教師從制度設(shè)計的角度進一步提出了詳細(xì)的修正辦法。黃恕伯分析了21世紀(jì)初廣東省選考賦分政策及其后果，用歷史經(jīng)驗和實證數(shù)據(jù)表明目前新高考改革中提出的計分辦法是一種錯誤方法。作為補救方案，他提出了高考選課科目計分方式的“分指標(biāo)”（FZB）模型，并對其理論依據(jù)、操作方法、實踐檢驗進行了說明。也有研究從教育測量的角度提出了動態(tài)賦分的辦法，以期通過制度設(shè)計的調(diào)整改變學(xué)科失衡的現(xiàn)象，維護高考實質(zhì)公平。

高考新政對物理學(xué)科的沖擊也引發(fā)了對物理教學(xué)價值的深入思考。學(xué)生為什么要學(xué)物理？一個共識性思考是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。潘蘇東認(rèn)為物理學(xué)科由“神壇科目”演變成“平民科目”可以免去其承受過重的負(fù)擔(dān)，更有利于發(fā)揮物理學(xué)科培育科學(xué)素養(yǎng)的功能。相比較其他學(xué)科，物理學(xué)習(xí)有助于思維品質(zhì)的養(yǎng)成，解決問題方法的掌握和科學(xué)本質(zhì)的領(lǐng)會，對學(xué)生發(fā)展具有不可或缺的作業(yè)。因此，改革后的物理教學(xué)內(nèi)容應(yīng)降低深度而增加廣度，高考命題則應(yīng)適當(dāng)降低“數(shù)學(xué)應(yīng)用題”的比例。

3.物理觀念研究

物理觀念居于物理核心素養(yǎng)的首位，引起了物理教育界的極大關(guān)注，不僅是物理教師，物理教育研究者也普遍表示物理觀念“不好把握”。什么是物理觀念？它與物理知識有什么關(guān)系？物理觀念有什么結(jié)構(gòu)？怎樣促進學(xué)生建構(gòu)物理觀念？這些問題的解決無疑對物理核心素養(yǎng)目標(biāo)的落實具有重要意義，因此，物理觀念已成為物理教育研究的重點和熱點。

羅瑩基于哲學(xué)的視角，在知識和觀念的辨析中明確了物理觀念的意義，認(rèn)為“知識往往與事實相聯(lián)系，而觀念則與觀點相聯(lián)系”，進而指出，觀念是“在一系列相關(guān)的觀點基礎(chǔ)上經(jīng)對其的概括提升構(gòu)成的體系”。和物理知識相比較，物理觀念是一個更為上位的概念，即物理觀念是在物理知識的基礎(chǔ)上建立的，同時，物理觀念能夠促進與引導(dǎo)物理知識的發(fā)展。梁旭則更加傾向于從教育心理學(xué)的角度看待物理觀念，認(rèn)為2017年版課標(biāo)將物理觀念作為核心素養(yǎng)之一是“觀念所包含的個體性與學(xué)習(xí)的特性——個體性是相吻合的”。他對物理觀念的結(jié)構(gòu)分析得出觀念、子觀念和觀念的組成部分構(gòu)成了觀念的結(jié)構(gòu)，經(jīng)細(xì)化后發(fā)現(xiàn)課標(biāo)中提出的物質(zhì)觀、運動與相互作用觀和能量觀能夠涵蓋所有高中物理學(xué)習(xí)的內(nèi)容。續(xù)佩君、宋詩偉梳理出每個物理觀念的基本內(nèi)涵，并對中學(xué)物理課程中傳授這些觀念的深度和廣度提出了基本的要求。

至于物理觀念的形成與教學(xué)策略，實踐中亦有一些嘗試。梁旭指出物理觀念的學(xué)習(xí)需要經(jīng)歷從“具體事例→物理概念規(guī)律→觀念組成部分→子觀念→觀念”這一結(jié)構(gòu)化過程。有研究基于協(xié)同學(xué)視角分析能量觀念的培養(yǎng)，還有研究則根據(jù)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平對物理觀念的劃分出發(fā)，具體提出物理觀念的教學(xué)策略。這些研究均表明，物理觀念的形成不是一蹴而就的，需要明確不同層級結(jié)構(gòu)中的觀念的相互聯(lián)系，提煉并形成觀念系統(tǒng)。

4.科學(xué)論證教學(xué)

科學(xué)論證是論證思維在自然科學(xué)領(lǐng)域的運用，其內(nèi)涵是利用證據(jù)建立科學(xué)的理由以支持科學(xué)主張，科學(xué)論證在科學(xué)研究過程中具有不可或缺的作用，科學(xué)理論的建立，科學(xué)家為科學(xué)理論被科學(xué)共同體所接受而做的辯護都離不開科學(xué)論證。基于科學(xué)論證的物理教學(xué)就是將科學(xué)活動中的論證引入物理教學(xué)，引導(dǎo)師生像科學(xué)家一樣開展基于證據(jù)的論證活動以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確將科學(xué)論證作為科學(xué)思維的主要內(nèi)容納入物理學(xué)科核心素養(yǎng)，足見其重要性。目前，我國物理教育研究界對科學(xué)論證教學(xué)的研究尚處于起步階段，主要體現(xiàn)在基于科學(xué)論證的教學(xué)設(shè)計模型研究和學(xué)生科學(xué)論證能力培養(yǎng)兩個方面。

在科學(xué)論證教學(xué)設(shè)計模型研究中，有研究者引介了論證驅(qū)動的探究教學(xué)模型（Argument-DrivenInquiryInstructionalModel），即ADI教學(xué)模型，包括確定任務(wù)與問題，設(shè)計探究方法、收集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)、形成初步論證，論證互動，明確的反思性討論，撰寫研究報告，雙盲小組同伴評審，修改并上交研究報告八個階段。新版ADI模型將科學(xué)探究和科學(xué)論證整合在一起，重視證據(jù)的收集和分析論證，利用科學(xué)論證推動科學(xué)探究教學(xué)。另外，該模式引入同行評議、要求學(xué)生撰寫研究報告，對提高學(xué)生科學(xué)寫作能力以及理解科學(xué)本質(zhì)有重要促進作用。弭樂、郭玉英將概念學(xué)習(xí)進階和科學(xué)論證相整合，提出了一個教學(xué)設(shè)計模型，該模型主要分為大概念、問題、科學(xué)概念、科學(xué)論證和整合發(fā)展五個部分，“以科學(xué)概念層級的進階發(fā)展為主線，在概念進階的關(guān)鍵點上滲透不同水平的論證活動，同時注重教學(xué)策略（如，口頭論證、書面論證等）的運用，促進學(xué)生概念理解和論證能力的協(xié)同發(fā)展”。對能量概念的準(zhǔn)實驗教學(xué)研究表明該模型有利于落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)課程目標(biāo)。

在學(xué)生科學(xué)論證能力培養(yǎng)方面，目前的研究還處于劃分科學(xué)論證能力水平的階段，鮮有具體的實踐研究。鄭穎等參照SOLO分類理論，以“整合”的思想將SOLO分類理論與科學(xué)論證能力的不同層級水平進行有機聯(lián)系與組合，劃分了高中物理科學(xué)論證能力的認(rèn)識表現(xiàn)層次，為學(xué)生科學(xué)論證能力的測評提供了分析框架。

5.物理單元教學(xué)設(shè)計

由于核心素養(yǎng)具有綜合性、發(fā)展性和實踐性等特征，單元教學(xué)設(shè)計因其超越課時教學(xué)設(shè)計的“知識碎片化”而備受研究者青睞，被稱為“撬動課堂轉(zhuǎn)型的一個支點”。何為單元？不同學(xué)者有不同的看法，陸伯鴻認(rèn)為單元一般指“同一主題下相對獨立且自成系統(tǒng)的內(nèi)容整體”，這些內(nèi)容的組成應(yīng)“符合學(xué)科知識發(fā)展的邏輯順序和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有明顯的結(jié)構(gòu)化”。許幫正、馬宇澄則認(rèn)為“單元不是指單純的學(xué)習(xí)內(nèi)容單位，是課程單位和學(xué)習(xí)單位，應(yīng)包含學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)評價”。

單元教學(xué)設(shè)計的環(huán)節(jié)和策略，目前還沒有統(tǒng)一的“范式”。陸伯鴻認(rèn)為單元教學(xué)設(shè)計包含單元教學(xué)任務(wù)分析、單元教學(xué)目標(biāo)、單元教學(xué)重點、單元重點活動、單元作業(yè)導(dǎo)引、單元評價建議、單元教學(xué)資源選編等環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)是將系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計的思路應(yīng)用于單元教學(xué)設(shè)計，有其合理性。還有研究將基于理解的逆向教學(xué)設(shè)計方法用于單元教學(xué)設(shè)計，這種教學(xué)設(shè)計策略采用評價設(shè)計先于教學(xué)的思路，基于學(xué)生關(guān)于理解的合適證據(jù)全面考慮設(shè)計教學(xué)活動，具體包含確定預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果、確定合適的評價證據(jù)、設(shè)計學(xué)習(xí)體驗和教學(xué)三個環(huán)節(jié)。馮華提出了以專題為載體的教學(xué)設(shè)計，專題內(nèi)容涵蓋物理學(xué)家為什么提出科學(xué)問題、在深化和解決問題過程中的關(guān)鍵情節(jié)、在形成結(jié)論過程中主要的思維方式和研究方法的精華以及科學(xué)結(jié)論內(nèi)涵的深刻思考等。他以自由落體運動專題教學(xué)為例，圍繞歷史背景、科學(xué)思維和科學(xué)發(fā)展的真實圖景對物理專題教學(xué)設(shè)計方法進行了闡明，表明這種設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)“從教學(xué)到育人”的轉(zhuǎn)變。

從研究趨勢的角度，對單元教材育人價值的挖掘，依據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律對教材內(nèi)容的優(yōu)化重組，單元教學(xué)資源開發(fā)，基于證據(jù)的單元教學(xué)評估等方面仍有待繼續(xù)深入探索。