新课程下高中物理模型教学探微

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  摘 要:著名物理学家钱学森先生说过:“模型就是我们对问题现象的分析,利用我们考究得来的机理,吸收一切主要的因素,略去次要的因素所创造出来的一幅图画。”物理是一门以科学实验为基础的自然科学,从伽利略开创近代物理研究的先河开始,实验验证法就是物理学科研究的重要手段.伟大的伽利略之处将逻辑推理和实验相结合思维,让我们能够对物理研究对象进行转换形成用其他学科方法加以探究,从而形成一定的探究模型,进而解决物理问题的一种方法,使物理学的研究如虎添翼,促进了物理学的学习和研究。
  关键词:物理教学;构建模型;特点和种类;作用
  中图分类号:G633.7 文献标识码: A 文章编号:1992-7711(2015)20-001-01
  一、什么是物理建模
  物理建模的定义:物理模型是一种理想化的物理情况,也是物理知识的一种直观简单表现形式,研究者在进行理论研究时通常都要从建造“模型”入手,利用抽象、理想化、突出主要因素、忽略次要因素、类比、各种数学方法等手段,把研究对象的物理本质特征抽象出来,构成一个非本质的物理概念概念或实物体模型系,处理物理问题的一种思维方法。从本质上说,分析和解决物理问题的过程,就是构建物理模型的过程;我们平时所说的解题时应“明确物理过程”,在头脑中建立“简单、清晰的物理情景”,本质就是指构建物理模型。例如,几乎所有的天体运动的问题都可以用匀速圆周运动的知识去求解,所有可以归为圆周运动模型。但是在许多实际问题中,运动现象、运动状态、运动过程不显而易见,而是隐含较深,必须通过理性的分析、判断等思维过程后才能建立起实际的模型。
  二、物理模型的特点和种类
  1. 中常见物理模型的种类
  (1)研究对象理想化模型,例如:质点、刚体、理想气体、点电荷、恒压电源等;(2)运动变化过程中理想化模型,如:“自由落体运动”、“类平抛”、“热平衡方程”等等。这些都是把复杂的物理过程理想化了的“物理模型”。
  2. 物理模型的特点
  (1)物理模型是形象性和抽象性的辩证统一体,物理模型的建立需要我们舍弃次要因素,把握主要因素,化复杂为简单,完成由现象到本质,由具体到抽象的过程,而模型的本身又具有简单、直观、形象的特点。(2)物理模型是理性和猜想的辩证统一,物理模型不仅能解决已经发生或者我们已经了解的现象,而且可以通过先前获得的科学知识为科学依据,经过批判、推理等逻辑上的一系列严格论证;即具有一定的科学性;理想模型又可以解决现实生活中后人遇到的问题,因为模型来源于现实,又高于现实,是抽象思维的结果,所以当模型经过验证又有可能才有可能发展为理论,尽管理论未必百分百正确,但在一定的情况下完全可以解释、解决一部分问题。例如,波耳氢原子理论并非十全十美,但是必定对电子轨道的解释提供了一种可信的方法,这是经典物理无法做到的。
  三、物理建模的作用
  1. 构建模型,为物理教学难度“减负”。当在教学中遇到难点,可以通过建立物理模型使学生对教学难点有直观、全面了解与领悟。在构建物理模型的过程中,使得物理教学难点简单化主要有以下步骤。(1)指导学生对物理概念的理解。在建立物理模型前,如何建立模型和建立何种模型要适当合理的进行引导,以较好的学生带动整体学生的思考和讨论,使学生在建立物理模型前,就对该物理概念有了部分的认识,并且朝着教师规划的方向,进行模型的建立。(2)培养学生对模型的简化、概况能力的培养。在构建物理模型的过程当中,充分发挥学生思考与动手能力,培养学生在构建物理模型时抓住物理概念的主要因素,忽略次要因素等的构建物理模型的思想以及抽象性概况能力的发挥。因此,对晦涩、难以理解、深奥的物理情景软化器难度,使学生能够直观认识的物理概念,通过构建物理模型,再使得学生在对物理概念的形象性思维上得以巩固和提高,锻炼了学生理解物理概念的能力,同时,又使得学生针对具体的物理概念又有了一个立体的、形象性记忆,无疑简单化了物理教学中的难点。
  2. 活用模型,使知识“树形化”。当物理模型构建到一定数量、一定的层次之后,学生可以通过灵活地运用各种模型,相关的概念之间进行串联、并联,综合性起来以复习,构建自己的物理知识网络,这样做可以增强复习效果,使所学知识融会贯通,使学生将物理知识联系成有机整体。这个尤其对高中处于毕业阶段的学生更有积极的意义。学生对已知的物理知识加以复习,并且因为通过物理模型教学,使得所学到的知识得到了有机的联系,构架出物理知识个体与个体之间有机的联系,举一反三,知其一而联系其二,使得所复习的知识不再单单是容易遗忘的个体,而形成线性交叉结构,方便联想记忆,最终构架成学生脑海中的物理知识网络。
  3. 模型教学法促进创新能力培养。在通过物理模型记忆,将物理知识串联思维之后,其后必然产生的思想就是将这一系列的知识加以整合,这就无形中激发了创新能力。在通过对物理模型所展现的物理概念的连续记忆中,物理模型个体与物理模型之间,物理概念个体与物理概念个体之间发生联系,必然导致不同物理模型和不同物理概念的碰撞和组合,使得有机整合物理模型以融合一定数量的物理概念的想法得以萌生,激发了学生的创新意识。而一旦学生将想法付诸行动,并且创造出新的物理模型,这无疑促进了创新能力的培养。学生通过自己所学到的知识,使其服务于社会才是学习的最终目标。
  [参考文献]
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  学报,2007,28(4).
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