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在高中物理教学中培养学生模型建构能力的策略研究

发表时间：2021/2/19 来源：《教学与研究》2021年2月上作者：马荣

[导读] 模型构建是高中物理教学的主要思维方式。物理所研究的问题通常比较复杂，影响的因素也众多而且多变。在实际研究时，为了便于分析问题，我们会将问题“简化”，就是将研究对象或情形进行科学抽象。然后利用物理模型，迁移应用物理知识，对其进行分析获得解决问题的手段。根据模型的功能可将物理模型分为等效模型和理想模型。理想模型又分为物质模型、状态模型和过程模型。

新疆乌鲁木齐市第97中学（金英外国语学校）马荣 830022

        模型构建是高中物理教学的主要思维方式。物理所研究的问题通常比较复杂，影响的因素也众多而且多变。在实际研究时，为了便于分析问题，我们会将问题“简化”，就是将研究对象或情形进行科学抽象。然后利用物理模型，迁移应用物理知识，对其进行分析获得解决问题的手段。根据模型的功能可将物理模型分为等效模型和理想模型。理想模型又分为物质模型、状态模型和过程模型物质模型就是由实体物质抽象而来的物理模型例如：质点、轻杆、点电荷、磁场、电场等。状态模型顾名思义就是对物质的状态进行模拟抽象出来得物理模型例如：理想气体中的平衡态、原子物理中的原子的基态和激发态以及流体的稳恒流动态等。过程模型则是针对物理过程所抽象出来的物理模型例如：匀速直线运动、抛体运动、匀速圆周运动、以及理想气体中的等温变化、等压变化等。
        传统的物理教学只注重学生记住物理模型，应用模型，当学生遇到较为新颖的物理情景时，就会感觉无从下手，出现这样的问题根本原因在于学生缺乏物理模型的建构能力。当前高中学生基本上可以在比较熟悉的问题情境之中，将常见的物理模型进行很好地应用，具备了一定的迁移能力，来分析和推理较为简单的物理现象。但是在自主建构物理模型方面还有欠缺。
        通过教学实践我总结出以下教学策略：
        1.顺应学生认知规律、由易到难循序渐进推进物理模型建构
        根据教材内容安排，学生首先接触到运动学，为了描述物体的运动状态首先建够了质点这个物理模型。要解决运动学的问题，求解物理量、找出运动规律，难点就在于建构过程模型。不同运动对应不同的规律，学生需要从不同的情形分析总结出运动的过程模型。进入第二章是有关力的知识，“物体的平衡”是研究比较多的，例如“斜面”斜面问题，要了解受力，需要确定研究对象和研究对象与其他物体之间的关系。进入其他章节也离不开物理模型的建构。模型的建立贯穿于整个高中物理教学中，不是一蹴而就学生就可以学会建构模型，需要教师加以引导从简单模型到复杂模型循序渐进推进。

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        2.创设情境引导学生自主建构物理模型
        建构主义提倡“情境”教学，能够给枯燥的物理课堂注入活力。让学生从实际的生活现象出发，以故事、图片、视频的形式展示给学生，让学生体会物理源自生活。要提高学生的模型建构的能力，必须让学生亲自体验模型建构过程，在体验中学生逐渐领悟出模型建构的一般方法。如果教师总是将物理模型的直接灌输学生，让学生记住，这样学生只是机械式记忆，自己并不理解，更容易遗忘。学生在解决问题时这样就很难进行灵活应用。学生自主建构模型也是对学生思维能力的培养，“授之以鱼，不如授之以渔”。学生能够自主建构模型，在物理问题的解决中才能达到事半功倍的效果。
        3.灵活应用各种建构模型方法
        理想化法是将研究对象抓住主要因素忽略次要因素将问题简化的过程。在理想化状态找出研究对象的遵循的规律和特征，更能揭示事物的本质。如质点、点电荷、刚体等类比法万事万物都有着一定的关联，许多物理现象都存在这相似点或者共同点。学生应用类比法可以进行知识的迁移，从而更高效的解决物理问题。例如学生会解决运动学中的匀速圆周运动问题。在电磁学生学习了带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时就可以把之前学习的知识迁移应用来解决问题。
        抽象法是将研究对象中的某个属性抽取出来进行研究。例如在生活中物体做匀速直线运动和带电粒子在电场中做匀速直线运动。它们共同属性都是在做匀速直线运动，所以就可以判定处于平衡态，就可应用牛顿第一定律来解决问题。
        图像法是利用数学作图的方法对研究对象进行研究。我们在推到匀速直线运动的位移时可以通过作图发现图线与X轴围城的阴影部分的面积就是物体的位移。然后通过求面积推导出物体的位移公式。
        本人所提出的教学策略，旨在提高学生构建物理模型的能力。在整个物理课程教学中应加强学生物理模型构建的思想和方法的学习，培养学生物理模型构建的能力。提高学生分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新精神，形成良好的科学思维。