浅谈高中物理教学中科学建模的策略

发表时间:2021/6/22   来源:《教学与研究》2021年第55卷2月第6期   作者: 王洪楠
[导读] 建模的主要方法是将实际情景中忽略次要因素
        王洪楠
        湛江市第二十一中学  广东湛江 524000
        摘要:建模的主要方法是将实际情景中忽略次要因素,把主要因素抽象出来,建立物理模型后再对其进行深入分析,深度挖掘价值,最终运用模型解决实际问题。本文将对物理教学中科学建模的内涵、意义、常见类型进行分析,探索构建模型的主要途径与策略。
        关键词:高中物理教学;科学建模;策略
        
        在物理学科研究过程中我们发现物理问题涉及面非常复杂和广泛,在研究过程中很容易受到各种不必要关注的问题影响。为了更好的研究复杂问题,我们应先将外部次要影响因素去掉,再把主要因素减化和具体化形成科学的物理模型,最终再解决实际问题,这样可以大大简化问题的复杂程度,也使教师的教和学生的学更加容易和顺畅。
        一、物理科学建模的涵义和特点
        物理教学科学建模的涵义:忽略不重要的影响因素,突出核心内容。这样做的目的是能够更好地体现研究对象的本质,在物理教学和学习过程中更容易抓住核心内容。构建物理模型需要针对大量物理现象进行分析,只有建立在大量物理现象分析的基础上在进行加工概括,才能找到某一种共通的特点,才能进一步的提炼出模型。
        物理学科经常会将知识与生活紧密结合。因此,在教与学的过程中应当将构建物理模型的方法加入进来,与实际生活紧密联系在一起,从而为教师和学生的教与学提供帮助。
        二、高中物理科学建模的意义
        (一)将复杂的问题简单化,提高学生探究物理规律的能力
        学习物理需要一定的抽象思维,很多学生在学习物理过程中会对抽象和逻辑性强的知识感到束手无策。而如果对复杂知识建立物理模型,在运用物理模型进行分析计算,将很大的减少这方面的困难。在物理教学中我们应当鼓励学生能够在分析物理问题的同时建立物理模型,在这一过程中学生能够有效的探究物理规律,从而提高解决问题能力。
        (二)激发学生学习兴趣
        学生在接触物理科目的过程中会困惑于物理科目的枯燥和理论性,这很大程度上阻碍了学生对物理学科产生兴趣。而物理教学的过程中将实际问题先模型化,不但减少了解决问题的难度,还在很大程度上提高了学生的解答问题正确率,增强了学生学习物理这门科目的信心,让学生更多的体会到物理学科的乐趣,学生也更愿意探索物理的奥秘。


        (三)更好的提高学生的创新思维
        在物理教学的过程中,创建物理模型还会帮助学生整合和构建新的知识体系,学生不但能更好的掌握知识也会积极地提升学生的创新思维。
        三、物理常见模型分类分析
高中物理教学中科学建模的主要方式是将实际问题简单化、模型化,再对物理模型进行求解和验证,最终得到具体的结论。常见的物理模型有以下几种:
1.对象模型
在进行物理建模的过程中,首先判断研究对象有哪些主要因素会影响到问题的分析,哪些因素不重要,不重要的次要问题可以忽略。抓住研究对象的特点,建立起能够反映核心问题的模型。例如点电荷等物理概念的抽象、平抛等运动模型的建立以及电学电路的抽象等。物理模型构建的过程中,我们应当将实物进行简化,研究的过程中也应当忽略对物体影响较小的次要因素,利用建构模型的方法突出课堂教学的主要内容。
2.过程模型
     很多物理问题为多过程问题,多过程会使问题变得复杂,这时候我们可以对物理过程建立过程模型,已达到简化问题的目的。如物理中的直线运动模型、木块-模板模型、弹簧模型等等。
3.条件模型
条件模型需要先对问题所涉及到的具体条件进行分析,再将问题理想化的过程中建立起一个比较容易研究的模型,进一步对问题进行讨论,例如光滑斜面、滑轮之间的摩擦等问题就可以作为条件模型来创建。
四、开展科学建模的策略
(一)充分发挥科学实验的作用
高中物理教学离不开科学实验。学生在实验过程中会加深对物理建模的理解,教师也可以将构建模型法融入到实验操作过程中。在实验操作过程中教师会更好的讲解构建模型法,通过实验帮助学生在实际操作中亲自完成科学建模的过程,帮助学生完成对物理科学建模的理解,学生对知识理解的会更加透彻。
(二)利用抽象思维能力科学建模
物理思维在物理教学和学习中是很重要的,我们可以运用物理学科思维进行模型构建。物理学科思维构建模型是对实际问题进行抽象概括,抓住本质,突出主要方面,忽略次要方面,最终建立物理模型。因此,在教学过程中教师要大力培养学生的物理思维,让学生有足够的的思维能力去建立物理模型,处理复杂问题,解决生活和生产中的实际问题。
(三)模型构建教学要和实际相联系
物理学科的知识来源于生活和生产。例如在电磁学和动力学等领域知识点的学习过程中,常常要把所学的物理知识和相对应的生活实际相结合,才能更好的解决实际问题。将物理实践和理论相结合,可以让学生更加形象的学习物理知识,通过举例生活实际会让构建物理模型的构建更加生动形象。建立物理模型会提高学生的学习兴趣,活跃课堂气氛,还可以更好的帮助学生建立正确的价值观,将课堂中的所学所得应用到实际问题中去。
五、结论
高中物理模型的构建对学生的全面发展非常重要,也对学生的学习成绩有直接的影响,在教学过程中引入构建物理模型法不但可以提高学生的科学思维能力,还可以使学生所面临的复杂问题简单化,同时会提高学生的实验能力和动手操作能力,改变了教师上课的教学模式,也为老师在教改过程中提供了新的方法和新的思路。
参考文献
[1]俞国富. 高中物理教学中科学建模的策略[J].物理教学探讨.2019(9):12-18.
[2]王文辉. 高中物理教学中“模型”教学法探索[J].才智.2014(6):101.
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