高中物理教學(xué)中學(xué)生建模能力培養(yǎng)策略研究

阿不都卡得爾·艾沙

摘 要：建模思想在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用非常廣泛，它是探索物理中一般規(guī)律的重要工具和思想過(guò)程.在物理教學(xué)中運(yùn)用建模思想，不僅有利于提高學(xué)生的邏輯思維能力和用科學(xué)客觀的態(tài)度對(duì)待事物的一般規(guī)律的習(xí)慣，還有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)能力。本文首先分析了建模教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的意義，提出了高中物理教學(xué)中學(xué)生建模能力培養(yǎng)策略。

關(guān)鍵詞：高中物理；教學(xué)；建模能力；培養(yǎng)策略

中圖分類號(hào)：G622 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2015）06-145-01

在高中物理教學(xué)中，教師循序漸進(jìn)地啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生，合理建立、應(yīng)用物理模型，不但要落實(shí)“知識(shí)與技能”的目標(biāo)，還要注意落實(shí)“過(guò)程與方法”、“情感態(tài)度價(jià)值觀”的目標(biāo)。處理比較復(fù)雜的物理問(wèn)題，要善于把它轉(zhuǎn)化為若干個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，熟悉并掌握這種科學(xué)研究的思維方法，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，使學(xué)生加深對(duì)物理概念和規(guī)律的理解，開(kāi)發(fā)學(xué)生智力，同時(shí)提高解題技巧，舉一反三，觸類旁通。

一、建模教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的意義

物理建模教學(xué)不同于傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式，其是在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)自身所掌握的物理知識(shí)和方法，自己親自動(dòng)腦設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作，通過(guò)建立物理模型來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，可以鍛煉學(xué)生自主建立物理模型的能力，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)有著非常重要的意義。

1、通過(guò)建模教學(xué)，在學(xué)習(xí)和掌握物理知識(shí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

建立物理模型是物理教學(xué)中的重要手段，使學(xué)生在建立物理模型的過(guò)程中可以更好的掌握物理知識(shí)，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)有著重要的作用。在建模教學(xué)中，學(xué)生可以根據(jù)自己所掌握的物理知識(shí)來(lái)提出問(wèn)題，并在教師的指導(dǎo)下，通過(guò)建立物理模型來(lái)解決問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中，既讓學(xué)生學(xué)習(xí)到了物理理論知識(shí)，同時(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生的思維更加活躍。

2、通過(guò)建模教學(xué)，可以提高學(xué)生在學(xué)生過(guò)程中的積極性和主動(dòng)性

在建模教學(xué)中，教師一般都處于指導(dǎo)位置，而學(xué)生則是課堂的主體，通過(guò)建立物理模型給學(xué)生提供了非常廣泛的發(fā)揮空間，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)、參與物理實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和團(tuán)隊(duì)合作的能力。

3、通過(guò)建模教學(xué)，有利于增強(qiáng)學(xué)生探索事物本質(zhì)規(guī)律的興趣

每一個(gè)物理模型的建立都不是一次性完成的，都必須要經(jīng)過(guò)反復(fù)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)互相交流和合作，共同解決和克服物理研究中的問(wèn)題和困難，充分體驗(yàn)到了物理實(shí)驗(yàn)研究的樂(lè)趣，增強(qiáng)學(xué)生探索事物本質(zhì)規(guī)律的興趣，使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)的、抽象的思維方式來(lái)處理實(shí)際問(wèn)題。

二、高中物理教學(xué)中學(xué)生建模能力培養(yǎng)策略

1、概括總結(jié)，觸類旁通，建立模型

在高中物理復(fù)習(xí)中，我們可借助模型的建立，對(duì)同類、相似的問(wèn)題進(jìn)行比較、概括、總結(jié)，使學(xué)生觸類旁通、舉一反三。例如，在“類平拋運(yùn)動(dòng)”的復(fù)習(xí)中，我們把平拋運(yùn)動(dòng)和帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題從初狀態(tài)、受力特點(diǎn)進(jìn)行比較、分析，找出它們的共性，建立“類平拋運(yùn)動(dòng)”模型，從而得到解決此類問(wèn)題的一般方法。

2、明確對(duì)象，建立模型

仔細(xì)讀題，清楚研究對(duì)象是什么。例如，小球從高空下落至沙坑中，下落點(diǎn)距坑沿高度、坑深、小球質(zhì)量均已知，求小球在沙坑受到的阻力。這道題，研究對(duì)象為小球，而小球在此過(guò)程中可以看作質(zhì)點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理可得。這里就用到了質(zhì)點(diǎn)模型。

3、分析過(guò)程，建立模型

有的運(yùn)動(dòng)過(guò)程復(fù)雜，難以看懂，這時(shí)就應(yīng)該根據(jù)題意，仔細(xì)分析整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，明確運(yùn)動(dòng)過(guò)程的主線，建立過(guò)程模型。例如，運(yùn)動(dòng)員的舉重過(guò)程，找到運(yùn)動(dòng)員的重心位置，將運(yùn)動(dòng)員看成重心位置的質(zhì)點(diǎn)，觀察并描畫(huà)出運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。

4、化繁為簡(jiǎn)，靈活運(yùn)用，建立模型。

在解決具體物理問(wèn)題時(shí)，我們可根據(jù)題設(shè)條件，從物理規(guī)律出發(fā)，通過(guò)分析、抽象，將待求問(wèn)題轉(zhuǎn)換并建立為熟悉的物理模型，達(dá)到化繁為簡(jiǎn)，靈活運(yùn)用的目的。物理建模不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的發(fā)散思維能力、觀察力等，最主要的是它拓寬了學(xué)生的思維空間，更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。培養(yǎng)建模意識(shí)，也是間接地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，這對(duì)未來(lái)中國(guó)的教育事業(yè)拓寬了道路，并推進(jìn)人才培養(yǎng)的進(jìn)行。

5、強(qiáng)化信息題訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的建模能力。

解信息給予題由四步組成：第一步獲取信息，包括丟棄跟問(wèn)題無(wú)關(guān)的干擾信息，找到有用的信息，并使之跟所學(xué)的物理知識(shí)發(fā)生聯(lián)系；第二步是整理信息，把題目中的日常生活、生產(chǎn)或現(xiàn)代科技背景抽去，剔去無(wú)用的信息，純化為物理過(guò)程；第三步建立物理模型，即在有用的信息的基礎(chǔ)上根據(jù)所學(xué)物理原理建立適合自己簡(jiǎn)單“物理模型”；第四步列式求解。其中第二、三兩步是解信息題特有的，也是解信息題成敗的關(guān)鍵，完成了這兩步即實(shí)現(xiàn)了信息題轉(zhuǎn)化為“傳統(tǒng)題”，也就走上了熟路。 例如：閱讀下列信息，并結(jié)合信息解題： 開(kāi)普勒從1609年-1619年發(fā)表了著名的開(kāi)普勒行星三定律。第一定律：所有的行星分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)在這個(gè)橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；第二定律：太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積；第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。實(shí)踐證明，開(kāi)普勒三定律也適用于人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)。如果人造地球衛(wèi)星沿半徑為r的圓形軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，當(dāng)開(kāi)動(dòng)制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，衛(wèi)星速度降低并轉(zhuǎn)移到與地球相切的橢圓軌道。

因此，物理建模能力的高低對(duì)學(xué)生物理學(xué)習(xí)成績(jī)的好壞有著重要的作用，在高中物理教學(xué)中適當(dāng)?shù)囊虢＝虒W(xué)，很好的豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式，補(bǔ)充了學(xué)生在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不足，為高中物理學(xué)科的教學(xué)提供了改革的新思路，對(duì)高中物理教學(xué)的研究做出了一定的貢獻(xiàn)，有利于完善我國(guó)的高中物理教育，逐步實(shí)現(xiàn)知識(shí)理論和科學(xué)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，同時(shí)也為其它學(xué)科的教學(xué)模式改革提供了新的方法。

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