建构物理模型在高中物理教学中的实践研究
邢书
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邢书,. 建构物理模型在高中物理教学中的实践研究[J]. 现代教育教学研究,2023.5. DOI:10.12721/ccn.2023.157048.
摘要:
在高中物理教学中,教师要以物理为中心,重视学生的物理概念和典型模型理解能力的培养。而物理模型的建立是一种重要的课堂教学手段,它可以促进学生对物理知识的运用并且优化问题的解决过程。所以,在教学设计、理论知识、应用问题分析等方面,应加强学生对物理模型教学的认识,加强对物理模型建立问题的思考,提高对物理知识的运用水平和解题技巧。在此基础上,本文着重阐述了高中物理模型教学的几种有效的教学手段。
关键词: 高中物理建立模型课堂教学教学研究
DOI:10.12721/ccn.2023.157048
基金资助:

前言:

物理模型教学既是对物理知识的一种应用扩展,又是对其抽象的归纳,是一座连接理论和实际的桥梁。在新一轮新课改的背景下,物理模型的建立在高中物理教学中的应用,有助于培养学生的物理思维,优化学生的生活,引导学生把实用知识和物理理论结合起来,帮助学生解决实际问题。通过建立物理模型,可以将抽象问题转化为具体问题,并运用这些物理知识对物理问题进行分析与求解。因此,在高中物理教学中,要注重建立物理模型,发挥学生理论联系实际的实践能力,这样才能提高学生的学习效率。

一、高中物理模型教学的重要性

(一)建立物理不同知识点之间的联系

高中物理不但要满足高中生对物理知识的要求,更要能够将大量的物理知识点建立联系,引导学生正确分析各个知识点之间的问题,并且良好的物理问题中运用知识的联系进行解决。所以只有找到了这个知识点联系的中间环节,高中的物理教学才能被整合起来。而物理模型可以迅速地将知识的各个环节连接起来,形成知识网络,提升学生的物理素养和认知能力。只有运用物理模型教学,学生们才能不断地完善自己的知识结构,建立起严密而深刻的知识联系,从而提升自己的整体物理知识运用能力[1]

(二)对不同题型做到有效解答

没有运用物理模型概念的高中生,不但要花很多的时间和精力去求解问题,还得不到一个合适的条件定理,所以解题的成功率很低。但是,在现实生活中,物理是一种思维发散、实用性较强的学科,它的题型虽然不断地在改变,但是最终运用的知识点是不变的,所以高中生要运用物理模型对各种问题进行有效的解答。高中物理模型的建立实质上就是考查学生是否能够通过题目所提供的信息,构建出相应的有效变量,并得出相应的答案。通过物理建模思维,可以把知识点之间的关系建立起来,并在各个知识点间寻找“媒介点”,从而达到突破的目的,实现不同题型的有效解答。

(三)快速正确解答物理难题

因为高中物理的解题时间有限,所以不管是普通的考试,还是高考,时间都很宝贵。高中生如果在一个问题上想得太久,就会耽误很多反应的时间,无法保证答题精确度和效率。基于此,高中物理模型教学的关键是要能迅速地找出问题的切入点,从而获得解题思路,使学生能够更快地开始解题。而物理模型的建立在此时就充当了解题关键点的作用,能够运用统一的解题思想,进行题目解构和破解,帮助学生更快地找到难题的解决方法。

二、建构物理模型在高中物理教学中的相关策略

(一)课堂教学中应想方设法激发建模欲望

在物理课堂上,教师要激发学生的建模欲望,需要结合物理学科的特点,也需要结合学生的心理需求,促使学生在掌握一定知识的基础上形成建模兴趣。在解决问题时,学生会遇到各类突发情况,也更容易受到这些突发情况的影响。因此学生会有更多解决现实问题的欲望。当生活经验和亲眼看见的实际与物理理论出现矛盾时,学生就必须用正确的方式和公式解决遇到的现实问题。例如,在分析拔河比赛的作用力时,需要结合拔河双方的作用力与地面的摩擦情况,对拔河中力的作用力进行分析,研究拔河中不同对象的受力。在解决物理问题时,要根据问题情境引导学生细致而全面地分析[2]

在上课时可以结合物理学史中的著名问题构建模型,通过分析物理学的历史史实和物理学的经典问题提炼高中物理的知识点,让学生感受物理发展历史的同时又能解决物理学中的经典问题和高中物理学中的基础问题,从而提高学生对知识本源的兴趣。例如教师可以引入著名物理学家居里夫人在放射性元素方面的卓越研究,并且将居里夫人的研究当作带电粒子在磁场中匀速运动的背景材料,为枯燥的课堂增添趣味。通过构建完整的模型激发学生探究与利用物理模型,直观且形象地让学生第一次对物理产生美的认知,激发学生想通过自己的实践去创造模型的愿望。

(二)重视观察和实验环节

认识和了解自然现象离不开观察和实验,以公路的路基铺设情况为例,教师应当要求学生观察公路转弯处路面倾斜情况,在学生掌握匀速圆周运动基本知识的前提下引入匀速圆周运动模型,解释设计原理,让学生充分理解物理知识在交通中的应用,理论与实际相结合的教学方式使学生在头脑中形成清晰的实际情景。借此还可以解释火车的铁轨铺设原理等,让学生明白为何可以对车辆建立物理模型,将其看作质点,对车辆的运动模型建立物理模型即匀速圆周运动模型,并以受力情况为切入点解释其做圆周运动的原因。还可以利用课本中匀减速运动的相关知识计算车辆的行驶速度。训练学生观察、实验、根据已有知识对问题进行抽象建立物理模型的能力[3]

(三)运用类比和联想模式

类比就是经过观察分析明确某些事物在某些方面具有相似之处时,可以根据已有的知识对它们某些性质进行相似的推论。类比可以帮助学生利用较为熟悉的物体的性质理解学生并不是很熟悉的物体的性质,以完成对问题的解答[4]。学生在理解电场的分布和电势能时可能并不容易,特别是涉及变化过程的知识并不好掌握,此时就可以将重力势能的知识与电势能的变化做对比,进行类比,降低理解上的难度。在两种能量变化相似的过程之间建立联系,建立一个与用来解释重力做功与重力势能变化关系的模型相近的物理模型。此外这种类比思想还可以应用到学习玻尔能级结构中,原子核外电子运动动能及电势能如何变化理解起来并不是很容易,尤其是发生电子轨道跃迁时二者大小变化理解起来更为困难。此时就可以引入人造卫星运动模型这种学生熟悉擅长的物理模型进行类比,电子可以与卫星进行类比,万有引力就可以等效为库仑力,电势能与万有引力势能进行类比,电子动能可以与卫星的运动动能形成一个类比。类比可以使解题的方向更加清晰,也可以帮助学生对情景有一个更清晰的构建,建立起的物理模型也就更有说服力。类比联想拓宽了学生的想象空间,思维方式也会更加发散和深入。

结语:

总之,鉴于高中物理教学的特殊性,物理模型的建立和高中的物理水平密切相关,所以教师必须重视物理模型教学。同时,由于高中物理试题题型是由固定的知识点构建而来的,所以通过物理建模将知识的各个部分串联在一起,并在两者之间寻找“媒介点”,就能实现物理知识的融会贯通,以实现物理问题的正确和有效地解决[5]

参考文献:

[1] 胡玉莲. 指向高中物理模型建构的教学初探[J]. 中学物理教学参考, 2021(17):3.

[2] 庄媛, 顾梦婷, 吕华平. 高中物理模型建构教学的意义及作用——以"物体的浮与沉"为例[J]. 中学物理教学参考, 2020(23):3.

[3] 任春丽. 关于高中物理教学中物理模型的构建探讨[J]. 国际教育论坛, 2020, 2(8):133.

[4] 沈峰. 在物理建模中培育学生的核心素养-──以(……为例)高中物理电流模型的建立为例[J].  2021(2018-35):71-72.

[5] 王艺朦陈晓陆刘青华. 基于物理建模的高中物理教学设计策略研究——以"高空抛物"问题教学为例[J]. 中学物理教学参考, 2021(33):4-6.

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