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物理教学注重教学模型转换能力培养

发布时间:2012年05月10日    点击数:

一、物理教学模型建构的意义


 物理学研究的对象遍及整个物质世界,大至天体,小至基本粒子,无奇不有,无处不在。面对物质纷繁复杂、形形色色的运动,如果不采取突出主要矛盾,忽略次要矛盾的辩证方法,人们很难摆脱浩如烟海、纷乱繁杂的物理现象的纠缠,理不清物理概念和物理规律,物理理论大厦将无法建成。物理学是建立在无数物理模型建构的基础上,经无数科学家不懈努力建立起来的。中学生学习物理的过程就是在各自的心中利用物理模型重建物理大厦的过程。


 学生在学习过程中更重要的是掌握物理学研究的方法,而物理学的研究方法之一就是把物体、物体的运动理想化、抽象化,建立起相应的物理模型。如:忽略物体的具体形状、大小,把物体看作具有质量的几何点的质点和物体在自由下落时忽略空气等阻力,认为物体只受重力的自由落体运动。


 学生在分析和解答物理过程中,就是识别和还原,开发和利用物理模型的过程。在研究和解决物理问题时,不懂得通过科学的抽象,剔粗取精、去伪存真,就不能建立正确的物理模型;不清楚物理模型的相对性和适应条件,不会识别形异而质同或形同而质异的问题就不能识别和还原物理模型;在解决复杂问题时,不会将复杂的问题等效若干简单问题,就不能开发和利用物理模型。如果不会识别和还原、开发和利用物理模型,在遇到新情景的问题时将寸步难行。


 把物理知识应用到实践中,就是理论和实际相结合,在头脑中进行物理模型建构或直接做成实物模型的过程。如果人们在应用知识解决实际问题时,缺乏解决问题的方案转化为模型的能力,那人们一身中所学知识是将毫无意义。


二、学习最基本的物理模型形成基本模型方阵


  中学物理中最基本的物理模型一般分为三类:概念模型,数学模型和理论模型。概念模型一般是把物质、物质运动或为了描述物质运动进行抽象化的结果,如质点、自由落体、单摆、圆锥摆、弹簧振子、点电荷、理想气体、理想流体、电力线、光线……。学习这类模型时,要注意学会并掌握抓住主要矛盾,忽略次要矛盾的辩证思维方法;注意概念模型的质是什么,究竟忽略什么次要因素(如自由落体的质是初速度为零,只受重力,忽略一切阻力的运动);注意概念模型的相对性和适应条件;注意比较易混淆不同概念模型间的质的区别(单摆和圆锥摆的运动平面一个是在竖直平面内运动,另一个是水平面内运动;单摆是把重力沿切线方向分解而圆锥摆是把重力沿水平方向分解)。


 数学模型一般是反映物质的某种属性、物质运动的过程的规律。客观世界的一切规律原则上都可以在数学中找到他们的规律。物理学在建造物理模型的同时,也在不断的建造表现物理状态及物理过程规律的数学模型,学习数学模型是应特别注意数学公式的物理意义和适应范围。 理论模型是在物理学的研究和发展过程中,发现一些物理现象与现有的物理学客观规律不相符,为了解释这些现象,人们提出的种种假说或假设(安培说、原子核是结构模型、玻尔氢原子理论、夸克模型等)。学习理论模型是应特别注意学习建构理论模型的指导思想——探知未知世界的种种假设,这种假设的正确与否还要靠实践去检验。学习理论模型的意义在于,我们在解决新情景下的物理问题时,不妨也提出一些假设,通过分析、推理去判断假设是否正确,这就是我们通常所讲的假设法。-----教学模型


 在物理教学中,进行物理模型建构的同时,应注意引导学生对物理模型进行归纳小结,建立起物理模型的方阵系统。


三、如何进行转化换


  为了研究物理问题的方便,我们常常运用理想化、简化或类比等方法,建立起描述某一物理问题的模型,许多物理习题也是依据一定的物理模型进行构思、设计而成的。


 转换是运用已有的知识和经验从一事物迁移到另一事物、从一现象联想到另一现象、从一过程变换成另一个过程、从一模型变换到另一模型、从一种方法变换到另一种方法的心理活动。通过转换找到事物间的联系,迅速找到解决问题的途径。所谓“物理模型转换能力”就是以一些已知的基本物理模型为思维元素,并借助它们进行思维,从而迅速把握物理问题处理方向的思维能力。


 在高中物理教学中注意引导学生对每一个重要的知识点建立相应的物理模型,让他们在遇到实际物理问题时,能迅速、准确地摄取相应的模型信息,顺利找到解题的思路,但如果在模型建立和运用过程中,忽视了模型变换、触类旁通能力的培养和提高,往往会带来一些较大的负面效果,产生僵化呆板、思维定势等故障。笔者在高三物理教学过程中运用物理教学模型进行教学,努力树立模型意识,在培养学生思维能力方面作了一定的探索,收到较好的效果。

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