新高考下高中物理建模能力培养概述
王爱强
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王爱强,. 新高考下高中物理建模能力培养概述[J]. 建模与系统仿真,2024.3. DOI:10.12721/ccn.2024.157029.
摘要: 信息化时代下,社会经济迅速发展,社会对高素质人才的需求也越来越大,因此,教学中要摒弃传统模式。以高中物理教学为例,实验是教学的核心,如果无法实现实验与知识的结合,学生将难以透彻理解和掌握很多物理知识,因此,探索改革路径势在必行。而物理建模正是解决这一问题的关键所在。因此,本文基于新高考角度对高中物理建模教学的相关内容展开了探索。
关键词: 新高考;高中物理;建模能力
DOI:10.12721/ccn.2024.157029
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1 高中物理建模教学涵义及意义

1.1 涵义分析

物理学科有着非常复杂且广泛的研究范围,而且与生活联系紧密,外部环境很容易影响到其教学的展开,为了推动物理研究的深入进行,往往需要去除这些外部因素,将研究对象具体化、简单化,构成物理模型,进而制定更加顺畅的物理教学研究流程。

物理课堂中,经过去除对研究对象产生影响的外部因素,能够将研究对象本质很好地体现出来,从而确保各个物理模型都具备代表价值。物理建模是基于物理现象、通过研究者的思考与分析构成的,并非随意遐想的,这就说明,物理建模为研究物理学科的一种策略。物理模型能够精确简单地将研究对象本质反映出来,从中能够将物理学科的形式美体现出来。

1.2 意义分析

与传统的物理教学不同,物理建模教学是基于教师的引导,学生按照本身所掌握的物理方法与知识,独立思考设计、亲自操作,通过建立物理模型而处理问题。在此期间,学生自主构建物理模型的能力得到了锻炼,并基于此强化了逻辑思维能力,这对学生综合素质培养的意义重大。

首先,借助建模培养,在物理知识学习与掌握的基础上,培养创新能力。物理模型的建立对学习物理意义重大,让学生在物理模型建立中更好地实现物理知识的掌握。建模期间,教师按照掌握的知识抛设问题,并给予学生引导,利用具体模型处理物理问题,在此期间,学生不但掌握了基本知识,而且创新能力也得到了培养,从而活跃了思维。

其次,借助建模教学,能够让学生更加积极主动地参与到课堂中。建模时,教师发挥引导者和指导者角色,课堂由学生做主,通过物理模型的建立,为学生创造更加广泛的发挥空间,增强学生物理知识学习、物理实验参与的主动性与积极性,培养学生团队协作能力以及独立思考问题的能力。

最后,基于物理建模,提升学生的探索兴趣。建立物理模型不可能一次成功,需要历经多次的实验与设计,在此期间,引导学生相互合作与交流,共同将物理探究中遇到的困难和问题解决掉,进而将物理实验探究的乐趣体现出来,让学生更富兴趣地去探索事物本质,进而懂得通过抽象、科学的思维处理具体问题。

2 新高考下高中物理建模能力的培养

物理属于自然类学科,它在对物理现象与变化规律的研究中具有重要的作用,为了更加清晰明了地研究物理问题,我们必须要将一些次要因素忽略掉,把握主要因素,将物理模型构建起来。17世纪,著名物理学家伽利略在理想实验设计中就应用了建模思想。所以,在高中物理课堂中,通过建模思想的培养,建构物理模型,明确问题处理的思路,进而将事物的特征与本质更加直观、具体地反映出来,能使实际问题得到更好地解决。

2.1 借助新媒体,让学生全面认识物理建模

新媒体教学指的是在授课过程中,按照教学对象与教学目标的特征,通过设计教学环节,科学选取与应用现代媒体教学。而物理作为一门以实验为核心的学科,借助新媒体方式进行物理建模,能够将模型建造的过程更好地呈现在学生面前。

2.2 展开规范练习,活化学生建模思维能力

物理学科在学生建模思维能力培养中优势显著,每个物理问题所描述的物理过程与现象,都能够与一个物理模型相对应。所以,物理习题的解答其实就是引导学生构建和题目相关联的物理模型。例如,通过直观简单的模型来处理传统的动力学问题,可以更加真实明确模型与案例的联系。过去教师不够重视通过模型来分析物理问题,往往忽视了建模分析教学过程。为了完善与强化学生分析建模的能力,教师一定要改变传统方式,引导学生自主学习,课堂中应着重渗透建模思想。比如,在质点的有关知识教学中应用建模思想,可以让学习变得更加直观、高效。

2.3 用类比、迁移方法培养学生的建模能力

解决每一个物理问题都能够从相应的物理模型中将其“踪影”找出来,然后基于物理模型教学物理概念、回答物理问题,对此,我们可以对以下方法进行应用。

首先,类比法。物理问题通常具有比较分散的事例,而且较为隐密,这时可通过分析问题,将主要特征找出来,利用类比法将适合的物理模型建立起来。

例如A和B是两个带有异种电荷的粒子,分别带有+5q与-q的带电量,质量为5m与m,L为二者距离,除了有互相作用的电场存在于它们之间,不受其他力影响,为了不改变A、B间的距离,它们会做哪种运动?两粒子运动速度为多少?通过分析题设信息,能够得知:若要不改变A和B的距离,就需要绕AB连线上某个点做匀速圆周运动,二者间库仑力提供向心力,令A和B有着一样的角速度ω,在利用类比联想,能够将“双星”物理模型构建起来,处理问题。

其次,迁移法。在解决具体问题中应用物理模型,一些问题较为生疏或者复杂时,若是能够向新问题迁移熟悉的物理模型,这样会对问题的解决有很大帮助。

2.4 评价反馈物理建模能力

评价高中生物理建模能力需要关注其目的性,不能把划分学生层次作为评价的基本目的,需要正视评价活动,对学生建模能力的评价结果要给予及时反馈,进而推动学生更好地投入课堂。对物理建模中的不足之处有针对性地进行巩固,不断突破自我,深入掌握物理建模方法,达到提升物理成绩的目的。在对物理建模能力评价成果进行反馈中:其一,注意学生情感体验,不可伤其自尊。高中生有着较强的自尊心,特别是对那些建模能力较弱的学生来讲,对评价结果的公开,会伤害其自信心,令其生成抵触心理,所以,在对评价结果反馈时,要将保密工作做好。其二,分析好细节,分析问题是何种非智力因素造成的,进而确保学生可以认真、正确地审视自我建模能力,并积极地参与到物理建模问题中来。同时,对评价结果反馈时,要将学生的自信心树立起来,在将问题提出来后,给予相应的表扬和肯定,提升其建模体验的同时,不断推动学生进步。

3 结语

高中物理课堂中,确立建模思想、建构物理模型并非万能的,也需要相应的使用条件,在具体应用期间也容易出现形似而实不同的情况,所以,在培养学生物理建模能力,进行物理模型构建时,需要及时分析、对比与修正,从客观事实入手进行完善。一般在解决高中物理问题时,需要将以下几点做好:研究对象确定———次要因素排除———物理情景归纳———物理模型建立———问题分析与解决。然而,从对象确定到模型建立这一重要过程的确定是学生容易忽略的地方,出现错误的原因往往就是对公式的直接套用,所以,在教学物理知识中,注重建模思想的培养,注重如何构建物理模型,不但有助于学生对物理知识的掌握,强化知识的应用能力,更有助于学生养成好的解题习惯,不断提升其问题处理和解决的能力。

参考文献

[1] 张永刚,朱巧萍.高中生物理建模意识和能力的培养策略研究[J].物理教师,2021,42(06):12-13.

[2] 韩志祥.素养导向下的高中物理作业设计的模型构建[J].物理教师2021,42(02):17-20.

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