高中学生物理模型建构能力培养策略

高中学生物理模型建构能力培养策略

高中物理不同于初中物理的不仅是知识内容,更主要的是体现在对学生思维能力的培养上,前者是在后者的基础上引导学生由形象思维向抽象思维发展,从而使学生的思维能力产生一个质的飞跃。所以,在高中课程的教学过程中大多数研究的对象是一些物理模型,这些物理模型既源于实践,而又高于实践,具有较强的抽象性和概括性,教师必须引导学生在学习时重视物理模型的构建和运用。

一、模型建构能力在高中物理学习中的重要意义

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建构物理模型能力是指通过建立物理模型、研究物理模型的特征和规律来分析、处理和解决客观实际的物理问题的能力。具体说来,建构物理模型能力是进行物理学习、从事物理研究的重要能力之一。

在物理学的发展过程中,我们可以看到,一些定理、定律的发现、原子结构的认识等,通常都是在多次实验和充分掌握有关数据的基础上,先建立一个初步的模型,并对这个模型进行研究,将研究结果与实际情况对比,发现问题后对原来的模型进行深化、修改、甚至推倒重新再建立新的模型,而后再研究、再对比、再改进。如此反复,最后得出既能够符合实际情况又具有简洁直观特点的物理模型,而后根据这一物理模型所具有的特征及规律,形成物理概念、提炼出定理、定律。物理概念的形成、物理规律的建立、物理问题的解决都离不开物理模型。这种研究方式也被广泛应用于科学研究、发明创造、生产建设中。因此,建模能力对从事创造性工作的人来说是一种必不可少的基本能力,这种能力应该在学生的学习过程中有意识地去培养,在物理学习中,我们会发现许多学生在解决实际问题时遇到的主要问题是看不懂题意和乱套公式。这主要是学生缺乏分析资料、想象物理情景和建立物理模型的能力,也就是说他们无法将物理问题的题意转化为物理的模型进行研究,以及在物理学习过程中没有弄懂具有什么样特征的物理模型才具有怎样的物理规律、可使用什么物理公式。

二、教学中建构物理模型能力培养的教学策略

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物理模型是物理体系或其性质的描述,物理体系可能包含多个物体或无质量的实体,学生通过对建立正确的模型结构的描述来真正地理解物理现象。在高中物理课堂教学中开展建模教学的基本教学程序应有以下五个教学环节组成:创设

情境——建模准备——建立模型——应用模型——反馈评价。

1.创设情境。这一教学环节的主要任务是:通过营造具有设疑、激趣特征的实际生活问题情境,使学生在认知结构上产生知与不知的矛盾,感到自己知识锁链上的脱节,形成较为稳定的学习动机。

2.建模准备。这一教学环节的主要任务是:通过对所收集的材料的整理与分析,学生了解了实际生活问题及其背景,准备解决问题。分析问题涉及的对象、过程及相关信息。首先找出研究对象,然后根据问题提供的有关信息对研究对象的变动过程进行分析,最后注意问题中提到的理想化条件。

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3.建立模型。这一教学环节的主要任务是:针对已经初步确立起来的所研究客体物理表象进行认识,然后在协作、交流基础上,对所研究的物理问题、物理现象,通过归纳、演绎、比较、抽象等思维方式,排除次要因素,从实际生活问题情境中抽取物理对象、物理场景,确立简化或理想化研究对象和物理场景。其中不仅包括建立起来的物理模型,还包括建立物理模型过程中用到的理想化方法。

4.应用模型。这一教学环节的有两部分:利用模型形成概念和规律,应用物理模型解决问题。课堂教学中新课教学主要涉及到第一部分,即在前面的基础上通过分析判断等思维过程,形成对物理现象和物理规律的初步认识、并形成相应的物理概念。复习课和习题课中主要涉及到第二部分,利用建立好的物理模型来解决实际物理问题。

5.反馈评价。实际教学过程中,当学生面对不断进行的学习过程,通常表现出对其学习方向的选择是否合理、建立模型过程中的策略是否正确、对已完成的建构评定是否合理、科学等一系列学习有关的问题感到无所适从。所以,反馈评价是必不可少的。

建构物理模型是研究物理学的重要方式之一,物理模型的思想贯穿于整个普通物理学的内容之中。因此,建构物理模型教学并非一日之功,在教学过程中应不间断地对学生进行潜移默化的影响,避免急功近利。