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基于核心素养的高中物理模型教学研究

发表时间：2021/6/17 来源：《文化研究》2021年7月上作者：李凯

[导读] 物理是一门研究自然的学科，事物之间有着非常复杂的关系，这使学科研究更加复杂，同时要求学生能够结合抽象内容构建相应的物理模型，提高课堂教学效率和质量。物理模型是解决问题的有效方式。

重庆市酉阳第一中学校李凯

摘要：物理是一门研究自然的学科，事物之间有着非常复杂的关系，这使学科研究更加复杂，同时要求学生能够结合抽象内容构建相应的物理模型，提高课堂教学效率和质量。物理模型是解决问题的有效方式。
关键词：核心素养；模型；物理
        在高中物理课堂中，学生理解能力不足，知识归纳和总结能力较弱，对抽象知识理解不够透彻。教师应注重物理模型构建，优化课堂教学设计，使学生掌握科学的学习方式，提高学生的自主学习能力。在课堂活动中，教师不仅要让学生掌握物理模型的构建方式，还要让学生灵活利用物理模型，解决实际的物理问题。
        一、核心素养下高中物理模型教学策略
        1.注重学习动机培养，优化模型教学
        在物理模型兴趣培养中，教师可以从直接兴趣和间接兴趣两个层面入手，保证物理建模教学的有效开展。直接兴趣主要是学生对物理建模活动本身有着比较大兴趣，教师通过建模活动能够满足学生的学习需求。在实际的课堂教学活动中，部分学生对物理模型和建模活动缺乏兴趣，教师可以借助模型学习或模型活动，激发学生的物理学习兴趣，提高学生的物理学习效果。另外，在高中物理课堂教学中，教师可以创设学生熟悉的生活情境，拉近学生和课堂的距离，为学生提供独立学习的机会，引导学生自主构建物理模型，丰富学生的建模体验，帮助学生掌握物理模型构建方式，理解物理模型知识。通过这样的方式，教师会更关注学生的模型学习，并优化建模活动的细节，激发学生的学习兴趣和动机，进而提高物理模型教学效果。
        2.革新课堂教学观念，培养模型思维
        高中物理模型教学中，教师在要求学生掌握基础知识和模型知识的同时，应加强对学生模型思维的培养。高中物理教师应转变自身的教学观念，注重对学生模型思维的培养，使学生形成良好的模型思维，提高学生物理模型构建和应用能力。要想培养学生的模型思维，教师需要做好物理模型的分析，探究物理模型之间的关系，掌握模型构建方式，结合学生的认知规律，优化课堂活动设计，提高学生的建模能力。在物理模型构建中，教师需要注重建模方法，不断丰富学生的建模经验。高中物理模型教学中，模型构建的方式比较多，教师可以借助建模方法构建物理模型，引导学生开展学习活动，从而有效解决物理问题。教师可以通过构建模型示范，引导学生分析和总结，帮助学生掌握物理模型构建方法，进而提高模型教学质量。在学生掌握模型构建方式后，教师可以借助相应的问题，引导学生自主构建物理模型，使学生树立建模思维，提高建模能力。
        3.创新课堂活动方式，提高实践能力
        高中物理模型教学中，教师借助正确的教学方式，可以有效完成教学任务，实现课堂教学目标。在实际的课堂教学中，教师应结合学生的认知特点，引入多样化的教学方式，提高课堂教学效果和质量。教师应深入挖掘教学内容，结合教学内容特点，选择有针对性的教学方式，激发学生的物理学习兴趣，使学生树立良好的建模意识，形成建模能力。

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由于学生的认知能力、兴趣爱好等不同，其学习方式也不相同，因此，教师应采取多样化的教学模式，优化模型教学设计。同时，教师应注重对学生建模能力的检测，设计相应的习题，帮助学生巩固所学知识。由于课堂时间有限，教师应优化习题选择，充分发挥习题的作用，结合模型教学活动，加强对学生模型思维的培养。教师应带领学生从题目中提取有效信息，完成物理模型构建，培养学生的物理模型构建能力。相同的物理模型可以衍生出很多习题，教师应引导学生发现其中的规律和特点，实现物理模型的应用和创新，提升学生物理模型应用能力。
        二、核心素养下物理模型的具体构建
        1.物理过程模型构建
        过程模型是对物理过程进行模型化设计，对复杂的物理模型做出分解和取舍，保留其本质和抽象内容，对整个物理模型进行简化的理想化物理过程，如弹性碰撞、自由落体运动、平抛运动及匀速圆周运动等。有这样一道例题：在运动会上，运动员从平台向下跳，高度是 2 米，为了缓冲，他使用双脚弯曲的方式，让重心下降 0.5 米，求运动员双脚着地时，双脚受到的地面平均力约是（）。A. 身体重力两倍 B. 身体重力五倍C. 身体重力八倍 D. 身体重力十倍此题主要根据生活化场景，考查匀变速直线运动、质点模型及动能定理等知识。在解题过程中，学生可对运动员进行简化，将其简化成自由落体模型，而双腿弯曲向下缓冲过程可以简化成匀减速直线运动模型。教师可以通过对运动员整个运动过程进行模型构建，引导学生分析问题，加强对学生物理模型简化能力的培养，使学生深入体会物理知识在生活中的应用，进而提高学生的物理思维能力。
        2.条件模型的构建
        在条件模型构建中，学生将研究对象的外部条件进行理想化处理，排除外部条件的干扰，突出其本质特征和主要方面，构建相应的物理模型，如光滑表面，不计空气阻力，不可伸长，不计重量的绳子及均匀的重力场等。例如，在磁感线的教学中，教师应结合相应的实验创设情境，提出一系列问题。实验 1：将一块条形磁铁放置在大量平铺的大头针上提起，观察条形磁铁的不同位置对大头针吸引的数量，让学生直观感受条形磁铁在不同位置吸引大头针的能力不同。实验 2：在条形磁铁周围放置多个小磁针，等磁针静止后观察不同位置磁针 N 极指向有什么特点，让学生猜测其中的原因。通过这样的实验活动，教师让学生说一说分别观察到了什么？这些现象说明了什么？通过这样的问题引导，学生能够了解磁铁周围不同地方磁场强弱和方向不同。不同位置磁场情况不同，如何判断条形磁铁任意两点磁场强弱情况？它们的方向分别指向什么位置？如果没有大头针和小磁针，如何开展这样的探究活动，寻找磁场分布规律？之后，教师再利用铁屑开展实验探究活动，解释细铁屑没有磁性的问题。在实验中，学生难以通过平面演示清晰地观察到实验现象，教师可以通过投影展示的方式，帮助学生更好地观察实验现象。学生观察其中的曲线，分析靠近两级曲线分布的特点，铁屑吸引数量和磁场有怎样的关系。这样，教师借助实体模型开展实验探究，能够帮助学生构建磁感线物理模型，进而提高他们的学习效率。
        结语
        高中物理教学中，教师应开展有效的模型教学，帮助学生学习和掌握物理知识，提高学生的建模能力，实现培养学生核心素养的目标。在实际的物理模型教学中，教师应加强对学生模型思维的培养，使学生掌握物理模型构建和应用方式，构建高效物理课堂，进一步提升学生的核心素养。