标量和矢量的教学探索

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摘 要：高中物理教学中，应以新课程教育思想为指导，建构新的教学模式，真正体现以人为本的教育理念，改变学生学习方式。

关键词：新型教学模式 改变学习方式

在高中物理教学中，应遵循学生的认知规律，以新课程教育思想为指导，以建构主义和主体教育理论为依据，以学生主动参与为前提，以自主学习为途径，以交流讨论为载体，以培养创新精神和实践能力为重点，构建教师导、学生学的教学程序。那么，如何建构新的教学模式，真正体现以人为本的教育理念呢？以下是笔者从标量和矢量的教学中来探索这种新型教学模式，以此来改变学生学习方式。

学生在初中阶段，虽然已经学习了一些物理知识和科学方法，但进入高中以后，他们将会学到更为深刻的物理知识，进一步领悟物理科学研究的方法。高中物理和初中物理相比，一个大的飞跃是引进了矢量的概念，这样对物理现象的描述更加贴近实际，但同时也增加了学生的学习难度，对于标量和矢量的教学，教师要教会学生如何克服思维定势，更新思维观念。

一、创设情境，提出质疑

在上课前，教师可以先提出一些具体的问题，让学生带着问题看书，在看书的同时思考问题，进而最终解决问题。

对于标量，教师可提出的问题有：

（1）什么是标量？（2）初中所学过的物理量有哪些是标量？（3）能否举出一些物理量？

而对于矢量，在教学中，教师可联系学生高中刚接触到的位移，通过对其分析明确它是矢量，并鼓励学生提出质疑：标量和矢量从概念上看有哪些区别？

在学生获得解答的基础上，作为教师应对其解答进行评论讲解 ，说明其准确性和优缺点，让学生在活跃的气氛中愉快的学习。通过对两者概念的理解，学生就能够轻易区分出标量和矢量。

二、个体合作 ，小组交流

在上个环节的基础上，大多数学生能够轻易区分出标量和矢量，教师可以进一步抛出问题（也可以鼓励学生提出）：

（1）标量和矢量在表示方法上是否相同？（2）标量和矢量相等含义相同吗？（3）标量和矢量变化情况一样吗？（4）标量和矢量正负号怎么理解？（5）标量和矢量运算法则相同吗？

教师可以引导组织学生自主、合作、交流。按照学生自愿组合、互帮互助、充分发挥个人特长的原则，组成学习小组，每位学生都要积极参与活动。要注意轮换小组代表，注意学生自发交流展示与教师临时指定交流展示人员相结合。其他同学观察展示、思考正误，注意质疑、矫正。经过学生的交流、讨论，发生不同观点的交锋、补充、修正，这样将科学的探索过程，方法和精神引入课堂，让学生用类似的探索方法去学习物理，使他们不仅获得知识，同时还掌握了解决问题的方法，培养科学学习的态度。

三、评论讲解，精讲点拨

教师根据教学重点、难点及学生在自学交流过程中遇到的问题，进行重点讲解，要注重剖析知识要点，分析知识点之间的内在联系，突出解决问题的思维方法和思维过程；对疑难问题点拨时要注意学习层次，注意点拨的范围，注意把握教学难度等。对于上述提出的五个问题,教师可以作以下点拨：

（1）标量和矢量在表示方法上是否相同？标量只要在它的数值后面带上单位即可，如某物体的质量M=10kg，这里要注意，不带单位的数值是没有意义的。矢量既有大小，又有方向，为了完整的把它表示出来，只有数值和单位是不够的，必须用一根带箭头的线段来表示，线段的长短表示矢量的大小，箭头的指向表示矢量的方向。

（2）标量和矢量相等含义相同吗？标量相等只要求是同类标量，数值和单位相同即可，不同的物理量不能相互比较。矢量相等与标量相等就不同了，因为矢量是既有大小，又有方向，它们相等，要求是同类矢量，不仅大小相等，方向也必须相同，但考虑到矢量是可以平移的，它们的起点位置可以不同，所以在考虑矢量相等时，首先必须满足方向相同，然后在考虑大小相等。

（3）标量和矢量变化情况一样吗？

标量的变化情况只有一种情况，大小发生变化，这一点学生是比较容易理解的。矢量的变化情况有三种：①大小改变方向不变 ；②大小不变方向改变，这一点受标量变化的影响，学生最容易搞混，这就要教会学生如何克服思维定势，更新其思维观念。如某人先向东行走了5m，再向南行走了5m，两次位移相同吗？（大小相等，方向不同，位移发生了变化）；③大小、方向都改变

（4）标量和矢量正负号怎么理解？

标量的正负号是用来比较大小的，想象一根数轴，中间是零刻度，越向右数值越大，0刻度的左边比右边小，因而定义右边为正、左边为负。

同一直线上矢量的正负号表示方向，在选定一个正方向的前提下，矢量的正负号实质上表示矢量的方向。若矢量为正，表示该矢量跟选定正方向相同；矢量为负表示跟选定正方向相反。如：

质点①在t1时刻位于A点，坐标x1=10 m

质点①在t2时刻位于B点，坐标x2=30 m

质点的位移是有向线段AB，线段的长度20 m表示位移的大小，有向线段的方向表示位移的方向。

Δx=x2-x1=20 m，Δx的绝对值表示位移AB的大小，Δx为正值表示位移AB的方向与x轴正方向相同。

质点②t1时刻在C点，x3=80 m

质点②t2时刻在D点，x4=60 m

Δx=x4-x3=-20 m，Δx的绝对值表示位移CD的大小，Δx为负值表示位移CD的方向与x轴正方向相反。

（5）标量和矢量运算法则相同吗？

标量原本就没有方向，它的运算遵循代数运算，同类标量，只要单位相同就可以直接加减。

为了让学生初步领悟矢量加法不同于标量加法，教材特别设置“思考与讨论”栏目，让学生从一个实例出发思考矢量相加的法则。

一位同学从操场中心A出发，向北走了40 m，到达C点，然后又向东走了30m，到达B点。用有向线段表明他第一次、第二次的位移和两次行走的合位移（即代表他的位置变化的最后结果的位移）。

三个位移的大小各是多少？你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗？

在学生画出相应的矢量图后，教师可引导学生扩展到其他情况，启发学生归纳出矢量的加法是一种几何加法。学生可能说不出完整的什么法则，但对三个位移矢量构成一个三角形的这种关系一定能够有所领悟，这就达到了教学的要求。因为矢量合成的法则要在以后接触更多的矢量之后才正式学习，即平行四边形定则或三角形定则，在这里只是起到一个铺垫的作用。

四、回味反思，注重提升

通过精心设计的练习反馈学生对知识的掌握和理解程度，这一阶段也是一个从宏观再到微观的环节。这一环节不单纯是练习，还是提高学生分析运用知识的能力，培养学生的创新思维能力，选编的习题必须有针对性和代表性，能体现本节的重点和难点。

如：关于路程和位移的说法，下述正确的是：

A路程就是位移；B某物体向东行走10M,再向西行走10M,两次位移相同；C标量和矢量遵循相同的运算法则；D位移是矢量，路程是标量，位移大小可能与路程是相等

这样既可以检测学生对本节的把握和理解程度，反映课堂的教学效率，也可以训练学生的运用迁移知识的能力。

新的教学理念能激发教师的教学机智，引发教师对自我教学进行反思，只有让广大教师主动构建和参与到以学生为核心的教学模式中，才能将新课程的理念内化为教学行为，作为初学标量和矢量的高一学生，通过以上的学习，将会对标量和矢量有了更深层次的理解，也将会对今后所涉及到的标量和矢量的学习带来帮助。

参考文献：

《普通高中课程标准实验教科书物理1教师教学用书》.人教版 2010.5