基于核心素养下贵阳市高中生物理建模能力的实践研究

发表时间:2020/7/31   来源:《中国教师》2020年2月第6期   作者:王珊珊
[导读] 近些年,模型以及建模乃是物理教育方面研究的一个热点主题

         摘要:近些年,模型以及建模乃是物理教育方面研究的一个热点主题。如今,新课标更是将模型构建当作是物理方面核心素养当中的核心要素。由此可见,不管是从对学生加以培养的教学观念或是从教育改革这一理念来看,模型教学可以打破以往教学模式,推动教学改革逐渐深入。本文旨在探究核心素养之下培养贵阳市高中生的物理方面建模能力的策略,希望能对实践教学有所帮助。
         关键词:高中物理;建模能力;核心素养

         前言:纵观物理发展的历史,所有重大发现以及证明全都与物理模型存在关联,就像法雷所说那样:基本的科学活动是不断进行探索以及建立模型。对于多数复杂物理现象,通常科学家会围绕现象反映出来的具体问题,分析影响解决问题的主要原因,可以忽视次要原因,借助科学抽象来构建相应的物理模型,这样能够对复杂问题加以解决。也就是说,如果离开了物理模型,那么物理研究也就难以开展,人类也难以对自然加以科学认识以及探索。所以,在物理教学当中培养高中生的建模能力十分必要。
一、关于物理模型与模型教学的概述
(一)物理模型
         其实,物理模型在物理学当中是广泛存在的,然而国际上针对物理模型这一概念并无统一定义。如今,物理模型存在广义以及狭义之分。站在广义角度来看,物理学当中包含的基本概念,比如空间、时间、长度以及物质都可叫作物理模型,它们是把有关现实原型当作背景抽象出来的物理概念。站在狭义角度来看,只有那些能够对特定的物理问题以及物理现象加以反映的理性化的实体、过程、结构以及状态才叫作物理模型。
(二)模型教学
         所谓物理模型方面教学指的就是将物理模型当作教学内容,让高中生在知识构建的基础上增强能力、发展思维的教学模式,这是高中生对物理知识进行获取,养成物理思维的一个重要途径。一般来说,模型教学分成两类,其一是对于已经存在的物理模型加以运用,引导高中生借助已有模型对事物进行认识,对知识进行获取。其二就是建模教学,引导高中生动脑动手的构建以及修正模型。无论是哪类教学,物理教师都起到引导作用。因此,模型教学可以让高中生变成课堂主体,促使其不断进行思考以及探索,发展高中生思维能力,并且培养其物理方面的核心素养。
二、培养高中生物理建模能力的策略
(一)情境创设的多样化
         第一,引入一些生活模型,设置问题情境。假设在高中生比较熟悉的实际生活情境当中实施教学,能够促使学生进行主动学习,并且激发其学习兴趣。物理教师可围绕着教学内容再现生活模型,对问题情境加以创设,引发高中生认知冲突。例如,进行“单摆”教学期间,物理教师可江苏卫视放映的《智勇大通关》这一实例,以此来引起高中生的兴趣,并且帮助学生对单摆进行形象认识。第二,对物理学史加以讲解,激发高中生的建模兴趣。实际上,物理学史自身就是模型建立的发展史,教师通过对物理学史进行讲解,可以让高中生切实感受物理模型的探索以及构建过程,对相应知识加以了解,激发高中生探究理论根源的欲望。第三,进行趣味实验,设计科学合理的学习情境。众所周知,实验乃是物理教师经常使用的教学方法,其在物理教学当中占据重要地位。

教学之前,物理教师可设计趣味实验,让高中生在充满趣味性的情境之中建立模型。
(二)建模准备的系统化
         第一,引导高中生对问题加以分析,收集材料,并且确定研究对象。对于物理问题,物理教师首先需引导高中生对问题本质进行分析,之后对有关资料进行收集,确定具体的研究对象,做好建模准备。第二,结合高中生现有知识,对问题当中一些隐含条件进行挖掘。物理可指导学生进行小组讨论,对问题当中一些隐含条件进行挖掘,在理性思维的基础之上进行假设,整理得到初步的研究思路。研究期间,物理教师需做到以生为本,注重培养高中生创新能力以及思维能力。
(三)建模构建的科学化
         第一,抽象和概括方法,即抓住问题当中起到决定以及支配作用的因素,忽视那些无关因素,进而建立相应模型,例如点电荷以及质点这些经典模型。第二,推理和类比方法。在模型建立的历史中,不少模型构建全都借助类比推理这种方法得到的,比如物质波动得模型[1]。第三,分析和综合方法,就是将事物所哟部分以及环节得分析当作基础,综合异同点,同时在综合指导之下分析所有部分,之后统一成为一个整体,例如理想气体以及杠杆等。
(四)模型应用的全面化
         第一,图解法。运用模型实施教学期间,物理教师需把原始问题当作基础,由于对原始问题加以解决需通过建模方法抽象得到物理模型,之后进行深入分析以及解决,这样更能培养高中生思维能力以及想象能力。例如,针对“牛顿第一定律”,假设物理教师可把生活实例当作出发点,展开模型应用的讲解,这样可帮助高中生对模型的具体应用加以理解。第二,近似处理方法。生活当中很多原始问题并无具体说句,无法运用准确数据加以描述。而在对这些问题加以解决之时,需要高中生运用估算法以及近似法加以处理,把生活实际当作基础,实施科学估算以及近似。这样一来,不仅可以体现出物理学具有的科学本质,同时还能体现出对问题加以处理的科学思维[2-3]。
(五)反馈评价的专业化
         第一,形成性的教学评价,此种评价方法主要对学生实际学习过程加以评价,主要对高中生日常学习表现、物理成绩、学习态度以及方法做出评价。通过此种方法,能够帮助高中生对自身学习过程加以调控,促使学生增强学习自信,逐渐养成合作精神。第二,终结性的教学评价,此种评价方法可以对教学效果加以清楚了解,同时对高中生阶段性的学习质量做出评价,比如期中考试以及期末考试等。
结论:综上可知,在高中时期物理教学当中对模型加以运用,教师可把生活原型当作基础创设情境,通过对经典模型的建立历史以及趣味实验进行讲解,激发高中生建模兴趣以及探究欲望。在模型运用期间,可以通过近似处理以及图解方法对物理问题进行表征,对实际生活当中的一些物理现象加以解释。这样一来,可以帮助高中生物理问题加以深入理解,并且培养其建模能力。
参考文献:
[1]吝欢欢,任新成,吝友安.提升学生物理建模能力的教学策略初探——以“弹性正碰的一种特殊情形”为例[J].中学物理教学参考,2019,48(18):12-13.
[2]胡治宏.基于原始问题的高中学生物理建模能力的调查研究[J].物理之友,2016,32(03):27-29+32.
[3]柳舒红,郭纪萌.运用原始物理问题培养高中生物理建模能力[J].福建基础教育研究,2011(11):70-71.   
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