高中物理教学中“微元法”教学策略初探

【摘要】微元法是一种基于物理学的研究方法，它将大物体分解为无穷小的微元，通过对每个微元的分析和推导，最终得出整个物体的性质和规律.在教学中，微元法需要学生具备一定的数学基础和逻辑思维能力.它不仅是简单地应用公式和计算，更要求学生能够从微观角度分析问题，理解物理现象的本质和内在规律.本文对高中物理教学中的“微元法”教学特点进行初步探讨，旨在提出有效的教学策略.

【关键词】微元法；高中物理；教学策略

在高中物理教学中，“微元法”被认为是一种至关重要的教学方法，它展示了独特的教学风格，具有较强的系统性和整体性，旨在培养学生的综合思维能力和解决实际问题的能力.但在实际教学中，许多教师尚未意识到如何利用微元法本身所具有的优势以及如何针对微元法本身的特点制定科学的教学策略.本文将着重分析微元法教学的特点，并提出一些有效的教学策略，期望对高中物理教学的改进和优化有所帮助.

1 高中物理微元法的教学特点

1.1 系统性

所谓系统性特点，是指系统内部各个组成部分相互联系和相互作用的特性.对于高中物理教学来说，“微元法”作为一种重要的教学方法和学习手段，也同样具有独特的系统性.“微元法”是以微小的局部为研究对象，将复杂的问题划分成若干个微小的局部进行分析、归纳、综合的一种思维方法，它呈现出系统性思维的核心，即整体与局部的关系、局部与整体的关系是统一的.“微元法”被广泛地运用到各个领域的研究和实践中，例如，微分、积分、微分方程等，这些都是建立在对系统性特点的理解和运用之上的［1］.

首先，在高中物理教学中采用“微元法”，这种方法的系统性特点表现在知识结构上.物理学作为一门系统科学，其理解也是有层次关系的，而运用“微元法”进行教学，可以将复杂的物理现象和问题分解为几个小环节研究，形成层层递进的知识结构，学生可以通过逐层细化的学习过程，逐渐建立对物理学的整体理解和把握.

其次，在高中物理教学中应用“微元法”，其系统性特征还表现在方法论上.“微元法”的学习和应用需要考虑整体与部分、部分与整体的内在关联，需要从整体上循序渐进地将问题分解为一个个小部分进行剖析，这需要学生在运用“微元法”时具有整体思维，并且将学习到的知识和技能融合在一起，形成全面的认识和了解，同时还需要学生具有归纳总结的能力，从细微处提炼出知识的规律和原理，形成深邃的见解.

此外，“微元法”这一教学法的系统性特点还体现于高中物理教学过程中的实际操作，实践操作在物理学中是培养学生动手能力和实践能力的重要途径.而运用“微元法”进行实践操作，有利于学生理解物理现象和问题的微小成分，并能在实践中进行验证和实践.通过实践操作，学生可以在具体问题的解决过程中逐渐理解系统性特点，加强动手和实践能力的培养.

1.2 抽象性

高中物理教学以培养学生的科学思维和实践能力为目标，微元法作为物理学中一种重要的思维方法，具有较强的抽象性特点.微元法就是将复杂的物理问题划分为多个微小的元素，让每个微元通过分析求和获得整体的解析结果，其抽象性的操作方式让学生在物理问题求解过程中，更加深入地理解和应用物理学基本原理，进一步培养学生的抽象思维和解题能力.

微元法的抽象性首先体现于物理问题的建模过程中.物理问题通常具有形式繁杂、元素庞杂等特点，但微元法则通过将问题进行细分，将多个小局部进行抽象表达，从而使问题复杂程度得到了简化.这种抽象为学生提供了较为清晰易懂的构架，帮助学生理解物理问题的本质，并将其抽象为数学表达式或图象.

其次，微元法的抽象性体现在物理问题的求解上.利用微元法求解物理问题，需要学生将物理量转化为微小的单位，并通过每个微元进行分析和操作，最终得出总的分析结果，这一过程需要学生理解和运用微积分、微分方程等数学工具，将物理问题映射到抽象数学空间中去求解.通过这一抽象性的求解过程，能培养学生的数学思维和分析问题的能力.

此外，微元法的抽象性也体现在对物理原理的理解上.利用微元法解决物理问题时，需要学生对每个微元进行分析，了解其物理变化和相互影响，然后将这些微元的结果进行求和.这个求和过程，本质上就是微元素抽象运算.通过这一抽象求和，可以使学生们更加深刻地认识并运用物理学基本原理，使物理学知识得到进一步强化.

2 高中物理微元法教学的策略

2.1 指导学生转变思维

微元法是一种有效的教学方法，能够在高中物理教学中引导学生转变思维.通过观察、实验设计、问题解析、思考探索，能让学生逐步理解和利用微元法提高物理思维能力和解决问题的能力.在微元法这一教学方法的实施过程中，教师的引导和指导是重要的保障，教师应该注重学生的参与和交流，帮助学生充分发挥自身的潜力.

例如 以高中物理课程为例，牛顿第二定律作为核心概念，用于说明物体的运动与所受作用力的关系，在教学中，教师常常采用各种巧妙的教学方法，帮助学生深化对这一规律的认识和应用.其中，微元法是引导学生进行思维转变的一种有效方法，微元法的字面意思是将一个整体问题分解成多个微小问题，并通过逐步积累来逼近整体问题的方法，将微元法运用到高中物理课程当中，可以帮助学生将繁杂的物理难题分解为几个小环节，逐步推导出对应的解决方法［2］.这种教学方法对于学生的思维以及逻辑推理都有较为严格的要求，所以从教学成效上来说表现突出.利用微元法讲授牛顿第二定律，可以起到很好的引导作用，在教学过程中，教师可以通过引导学生进行观察和思考，帮助学生理解物体受力的本质.如可以让学生观察物体在受力情况下的运动规律，让学生通过观察物体加速度与所受力之间的关系.从而让学生通过观察和思考，逐渐认识牛顿第二定律.之后，教师可以从实验设计和问题解析两方面入手，辅助学生理解微元法的具体运用.如，可以设计一些简单的实验让学生通过测量物体的质量和加速度来验证牛顿第二定律，在实验时，学生要采用微元法这一思考模式，把实验内容拆解成几个小步骤，逐步得出相关结论.通过该实验设计，能使学生亲身体验微元法的具体应用，进一步加深对牛顿第二定律的理解.此外，教师还可以通过布置一些富有挑战的课题来激发学生的思维和探索，如给出应用微元法进行分析求解的复杂力学问题等，在此背景下，学生有必要对如何把问题分解成若干小部分进行深刻反思，逐步找到解决策略.

通过应对挑战能够让学生形成解决问题的能力，同时也能够深入理解微元法在解决物理问题中的作用.在教学中实施微元法这种教学方法时，需要教师注重学生的参与和沟通，鼓励学生提出问题、展开讨论、分享思路，可以激发学生的兴趣和积极性.同时，教师也应该进行适当的指导和引导，帮助学生在学习微元法时逐步掌握解题技巧和方法.

2.2 设置主题学习模块

微元法的教学方法对于高中物理主题教学具有重要的指导意义，这种教学方法通过营造探索性学习环境、分解知识点、指导思考和发现、培养学生的自主学习能力，能够在提高学生创造力和批判性思维能力的前提下，帮助学生充分理解和应用物理知识概念.教师在实际教学中应充分发挥微元法这一教学方法的优势，将其运用到实际教学中去，促使学生的学习效果和学习兴趣得到提升［3］.

例如 在“运动的快慢”这一主题的教学中，实施微元法教学方法可以帮助学生更好地理解运动的本质和快慢的概念.实施微元法教学方法时，应该为学生营造充满探索和交互的氛围，教师可以准备小车、钟摆等运动速度相关实验器材和模型.有了这些实验装置，学生就可以亲自动手观察和测量各种条件下物体的运动和速度的变化.这样的实践性教学可以激发学生的学习兴趣，加强学生对于知识的理解和识记.同时，微元法教学方法需要将整个学习过程分解为多个小型学习单元，通过每一个知识点的详细划分与循序渐进的讲解，帮助学生循序渐进地理解运动的韵律与速度.例如，可以从物体的速度出发，引导学生通过实验和观察来了解其定义、计算方法和各种影响因素.然后，可以扩展到加速度、力的作用等相关概念，帮助学生建立整体性知识框架.在微元法教学方法中，教师还应注重指导学生思考和发现，通过开放性问题和讨论可以激发学生的思维和创作，促其积极地思考和探索.如可以设置问题，让学生思考汽车在启动的一瞬间为什么会加速得更快，为什么重力会对物体的速度产生影响，等等.通过这样的讨论和思考，学生可以更加深入地理解运动的快慢，还可以培养独立思考能力.此外，微元法教学方法还需要对学生的自主学习能力进行培养，教师可以通过教学过程设计若干组或个人研究方案，让学生根据自己的兴趣和能力来选择，并深入研究某个关于运动快与慢的题目.例如，学生可以通过实验、建立数学模型来探究不同质量物体的加速度和速度的关系，也可以研究风力对运动物体的影响，学生通过这样的自主学习，可以更加深入地理解和应用运动的快慢.

2.3 强化实践与应用

微元法作为一种实践应用的教学方法，在高中物理教学中具有独特优势，在实验的基础上，通过实际应用和教具的载体让学生亲身体验和体会知识的规律，从而加深对相关知识的理解和掌握.当然，教师在设计和引导教学过程中也起着决定性的作用，采用微元法教学期望学生对知识有更深入的理解，并将所学应用到实际中.

例如 就高中物理课程而言，学生要学习圆周运动的知识，这一部分内容对于学生来说可能具有一定的抽象性和艰巨性，因此教师在授课过程中要采用一些创新的教学方法来帮助学生深刻掌握这一知识点.在这种背景下，“微元法”的教学方法被广泛应用于高中物理圆周运动的教学中，它的核心思想是通过实践应用让学生亲身体验和感受圆周运动的规律，然后加深对相关概念、原理的理解，在圆周运动的教学过程中，微元法的实际应用可以通过一系列富有趣味性的实验来实现，教师可以指导学生进行一些实际的实验，例如用旋转台和线圈等设备，观察转速和半径之间的关系，从而验证角速度和角加速度的概念.学生通过亲自操作和观察，可以更加直观地体会到圆周运动过程中的各种变化和规律.在微元法教学中，除了实验教学，还可以结合一些实际应用情境应用于教学，例如，教师可以引导学生思考在日常生活中有哪些圆周运动的例子，并让学生分析其中的物理原理，如自行车的转弯、行星绕太阳的旋转都可以作为教学案例，让学生将已学理论知识与实际情境相结合，加深对知识的理解，提高运用能力.值得强调的是，微元法在教育实践中的应用不仅仅局限于实验和实际应用的场合，教师还可以通过一些形象生动的教具和教学材料来辅助教学，比如使用旋转模型、交互式演示软件等.通过这些具体的物质形式，可以让学生更加深入地理解和感受圆周运动的特点和规律.

3 结语

综上所述，微元法作为一种特殊的物理教学方法，在高中物理教学中具有重要的意义.通过研究微元法的教学特点，制定科学的教学策略，可以促进学生综合思维能力和解决实际问题的能力的提高，进而进一步提高高中物理的教学效果.通过教师的引导和学生的努力，相信将微元法应用于高中物理教学将为高中物理教学提供更多创新和进步的空间.

参考文献：

［1］梁晓芳.微元法在高中物理教学中的应用探讨［J］.数理化解题研究，2023（36）：107-109.

［2］章智达.例谈微元法在高中物理解题教学中的巧妙运用［J］.数理天地（高中版），2023（18）：17-18.

［3］邹燕.高中物理教学中“微元法”教学策略初探［J］.中学教学参考，2023（17）：49-51.