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物理模型是指在進行物理科研或教學(xué)的過程,采用適當(dāng)?shù)姆椒▽Τ橄蟮奈锢砝碚撟龊喕幚?,用一種能反應(yīng)物質(zhì)(現(xiàn)象)本質(zhì)的理想化結(jié)構(gòu)去描述實際的物質(zhì)(現(xiàn)象),這種理想化結(jié)構(gòu)我們稱之為“理想模型”[1]。因此,在高中物理的教學(xué)過程中,通過“物理模型”的建立,來幫助學(xué)生對物理知識產(chǎn)生更深刻的理解,不僅非常有利于更好學(xué)習(xí)物理這一門學(xué)科,還更有利于培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維,對于物理教師來講,也是提高物理教學(xué)質(zhì)量不可多的的方法。
二、高中物理模型的建立方法
(一)圍繞教學(xué)目標(biāo),精煉物理模型
建立物理模型最終是為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的,而不是用來供學(xué)生觀賞的一般藝術(shù)品。所以高中物理模型務(wù)必做到精煉,盡管一些旁枝末節(jié)的部分可能在客觀上也是研究和學(xué)習(xí)對象本身的一部分,但之于本教學(xué)目標(biāo),并不能夠起到促使學(xué)生認識物理現(xiàn)象本質(zhì)的作用,物理教師應(yīng)該在建立物理模型的時候刪去這些不必要的環(huán)節(jié),以更簡單明了的形式,集中突出教學(xué)目標(biāo)要求的知識范圍即可。這樣做的理由就在于,過于花俏的物理模型容易使學(xué)生的注意力偏移教學(xué)的主要目標(biāo),物理模型也就失去了本來意義。
(二)圍繞本質(zhì)理論,發(fā)掘模型作用
物理是一門基礎(chǔ)的自然學(xué)科,所以從物理模型的定義來說,高中物理教學(xué)的終極目標(biāo)是要幫助學(xué)生通過各種物理的現(xiàn)象去認識其本質(zhì),充分發(fā)掘物理模型的作用,讓學(xué)生透徹理解事物或現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)因素和發(fā)生發(fā)展規(guī)律,加深對物理本質(zhì)理論的理解,而不是僅僅停留在模型教學(xué)的表面現(xiàn)象。從這個意義層面來看,物理的模型教育如果不圍繞本質(zhì)理論,就可能會僅僅落個課堂上的三分鐘熱鬧,而對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)幾乎幫助很小。
(三)圍繞物理規(guī)律,避免失敗模型
根據(jù)高中物理教學(xué)內(nèi)容的不同,教師在建立物理模型的時候,應(yīng)當(dāng)做到有所側(cè)重。比如某些物理模型,正如方法一所介紹的那樣,應(yīng)當(dāng)突出體現(xiàn)事物或現(xiàn)象的主要因素;又比如某些物理模型,主要是針對某些常見且相對容易理解的物理現(xiàn)象,所以建立的物理模型也只需適當(dāng)?shù)哪M描述即可。但歸根結(jié)底,無論建立什么樣的物理模型,其依據(jù)必須是科學(xué)的,如果脫離了科學(xué)真理,就會成為一個失敗的物理模型,不能用之于高中的物理教學(xué)。
三、高中物理模型在教學(xué)中的應(yīng)用
(一)以概念模型強化概念理解
人們通過對客觀事物或現(xiàn)象的觀察,進一步產(chǎn)生主觀的認知,反映到大腦里面,便形成了一般性的概念意識。和人所親眼見到的事物或現(xiàn)象不一樣的是,概念通常是對其本質(zhì)屬性進行理性化和抽象化加工處理后的存在,概念的正確和深刻與否,取決于和人腦中已有儲存信息的關(guān)聯(lián)程度[2]。而在高中的物理教學(xué)中,物理模型的建立一般也都是以概念為出發(fā)點,對教學(xué)中的物理理論建立理想化模型,撇開對研究對象不大或可忽略不計的影響,抓住主因,如此就更能夠強化對其概念的理解。比如在氣體和電荷相關(guān)的教學(xué)過程中,在學(xué)生很難理解其實質(zhì)的情況下,一旦建立了理想氣體和點電荷這樣的概念模型,就可以提供給學(xué)生一種很非常有效的思維方式,理解也變的容易了許多。
(二)抓主要因素建立整體模型
整體模型就是把發(fā)生作用的關(guān)聯(lián)物體當(dāng)成一個整體的研究對象,抓住作用于整體的主要因素,而忽略單個對象某些局部次要的個因,從而把表面看似復(fù)雜的問題簡單化。比如在動量守恒定律的教學(xué)中,我們在探討兩個物體發(fā)生碰撞的時候,就可以把兩物體看成統(tǒng)一的整體,而把存在于個體的次要作用力如摩擦力忽略掉。建立整體模型,可大大簡化多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象。
(三)多角度考察建立分解模型
從某種意義上來說,針對不同的物理知識教學(xué),分解模型與上面介紹的整體模型絕對不存在矛盾,而是說要具體問題具體分析,兩種方法的運用應(yīng)該是各得其所,相輔相成的關(guān)系。具體來說,分解模型就是把復(fù)雜的物理過程,進行多角度考察,將其整體發(fā)生發(fā)展過程從各個方向來逐一解讀,從而化整為零,再以零求整,實現(xiàn)對整體現(xiàn)象的理解。舉一個簡單的例子就是平拋運動:在水平方向,由于慣性的作用,物體保持繼續(xù)向前運動,在豎直方向,由于重力,物體表現(xiàn)為自由落體狀態(tài),綜合起來,物體呈現(xiàn)的運動軌跡為曲線。通過建立分解模型,不僅使學(xué)生把難以理解的過程細化,而且更能培養(yǎng)其多角度思考問題的能力。
(四)用關(guān)聯(lián)過程建立等效模型
等效模型往往是以概念模型為基礎(chǔ)的,是通過對現(xiàn)象本質(zhì)的認知,從而把兩個看似不同的物理過程相互關(guān)聯(lián),其實他們在本質(zhì)是都是基于同一物理規(guī)律或定律,所以,可以把表面復(fù)雜的物理現(xiàn)象或過程轉(zhuǎn)化為已知相對簡單的模型去理解。例如,在圓弧形光滑的軌道內(nèi)做周期滾動的球體,通過關(guān)聯(lián)后,我們就完全可以把它建立成與之等效的單擺模型。
(五)將學(xué)科交叉建立數(shù)學(xué)模型
其實這點是毋庸置疑的,長期以來,數(shù)學(xué)方法都是進行物理研究的常用工具之一,甚至可以說,數(shù)學(xué)方法在一定程度上支持著物理研究的發(fā)展[3]。所以在高中的物理教學(xué)中,通過建立數(shù)學(xué)模型,不僅有利于幫助學(xué)生分析物理現(xiàn)象,更有利于培養(yǎng)他們善于用數(shù)學(xué)方法來解決物理問題,特別是以后有可能從事物理理論研究工作的話,這樣的方法尤為重要,所以有必要從高中的物理教學(xué)工作中就逐漸滲透此方面的意識。
四、結(jié)語
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(一)大學(xué)物理教材大學(xué)物理教材是學(xué)生了解物理知識最為直接和方便的手段,對于學(xué)生的自學(xué)和更好地提高上課效率均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,但是現(xiàn)在大學(xué)物理教材更關(guān)注于系統(tǒng)理論知識的講解,文字基本覆蓋了整個教材,很少有插圖,因而不利于學(xué)生對物理知識更為直觀形象的了解。
(二)大學(xué)課堂大學(xué)物理課堂是學(xué)生獲取物理知識最基礎(chǔ)的方式,真正的大學(xué)課堂應(yīng)該不同于初中及高中的課堂,因為大學(xué)生的思維具有了一定的開拓性及靈活性,其實踐經(jīng)驗也得到了不斷的增長,因而教師上課就不應(yīng)該是初中和高中時那種“填鴨式”教學(xué),而應(yīng)起到開拓學(xué)生思維,激發(fā)其創(chuàng)新能力的作用。
二、大學(xué)課堂物理教學(xué)中應(yīng)采取的改革措施
(一)提高大學(xué)物理老師的素質(zhì)老師在學(xué)生一生的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用,曾經(jīng)有一位著名的老師培養(yǎng)了多位科學(xué)家,當(dāng)老師八十華誕同學(xué)們趕來為老師慶祝生日時,記者問了同學(xué)們一個問題“你對老師印象最深刻的是什么?”答案意外的驚人,同學(xué)們都說是眼神,足見要想成為一個對同學(xué)們有切實幫助的老師,就需要熱愛學(xué)生,要慈于父母,要尊重學(xué)生的人格,關(guān)注學(xué)生的成長。
(二)在教學(xué)中注重因材施教對于不同層次的學(xué)生,要注重提出不同層次的教學(xué)目標(biāo),對于具有不同特質(zhì)的學(xué)生,要注重發(fā)揮他們的獨特優(yōu)勢,對于不同的學(xué)科,要根據(jù)學(xué)科特點提出不同的要求。首先,對于層次較低的學(xué)生,要幫助其補充更多的基礎(chǔ)知識;其次,如果有些同學(xué)擅長于理論的研究,要加強對其理論知識的傳輸,使之形成完整系統(tǒng)的理論體系,有些同學(xué)動手能力較強,就要提供實驗器材及方法,促使其從實驗中發(fā)現(xiàn)真理;再次,大學(xué)課程有很多學(xué)科,其中物理學(xué)科作為一門理科學(xué)科,要求學(xué)生掌握更深的物理知識,因此在課堂上,老師要有目的地將學(xué)生往高深物理知識方面引導(dǎo),使學(xué)生更深刻明白物理學(xué)習(xí)的目的,從而增強其提高專業(yè)水平的動力。
(三)注重趣味教學(xué)的方法興趣是學(xué)生最好的老師,因此要使學(xué)生很好地掌握一門學(xué)科,就必須培養(yǎng)學(xué)生對這門學(xué)科的興趣,對于物理知識的學(xué)習(xí)也是如此。首先,教師要提高自己的專業(yè)素養(yǎng);其次,要利用先進的教學(xué)設(shè)備,更好地展示物理知識的機理,加深學(xué)生的印象,促進學(xué)生的理解。再次,要利用多種教學(xué)方式,可以采用小組合作討論、角色表演等方法來進行物理知識的教學(xué),最重要的是要走出課堂,帶領(lǐng)學(xué)生去實驗室探索物理世界的奧秘。最后,要將書本上的知識與實際很好地聯(lián)結(jié)起來,注重理論和實踐的相結(jié)合,同學(xué)們只有在實踐中發(fā)現(xiàn)物理知識的重要性,才會去努力學(xué)習(xí)它,因此要將理論與實踐相結(jié)合。
三、小結(jié)
高中物理教學(xué)中研究性學(xué)習(xí)在實際的實施過程中,應(yīng)從教學(xué)的實際情況出發(fā),從學(xué)生的角度出發(fā),進而對行之有效的教學(xué)方案進行制定,基于高中物理教學(xué)中研究性學(xué)習(xí)的應(yīng)用,可從以下幾點具體說起。
1.1結(jié)合物理教學(xué)特點,逐漸深入教學(xué)高中物理教學(xué)中研究性學(xué)習(xí)的應(yīng)用過程中,更應(yīng)該將傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式打破,并對自身示范教學(xué)方式加以采用,加強理論知識和實踐部分的結(jié)合,并對物理知識進行全面系統(tǒng)化的整理,對框架進行搭建,講解和指導(dǎo)過程中帶著詼諧幽默的話語,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加強對學(xué)生自主探索和思考的引導(dǎo)。
1.2加強學(xué)生自主探討,培養(yǎng)學(xué)生思維能力高中物理教學(xué)過程中,加強對學(xué)生自主探索能力和想象力的培養(yǎng),并對教學(xué)任務(wù)進行設(shè)定,組建討論群,積極的活躍小組的學(xué)習(xí)氛圍,在將學(xué)生自主探索恩呢管理提高的同時也加強了對學(xué)生想象能力和思考能力的鍛煉。
1.3加強師生之間的交流,做好情感的互動高中物理教學(xué)中,教師更應(yīng)該將學(xué)生的交流和溝通能力加強,在實際的教學(xué)過程中,不斷的加深對班級學(xué)生的了解,及時的掌握學(xué)生的實際心理,對良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍營造,進而加強學(xué)生物理學(xué)科學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。高中物理教學(xué)中研究性學(xué)習(xí)的應(yīng)用更應(yīng)該加強對學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力以及科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,進而不斷提升高中物理教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。
2高中物理教學(xué)中研究性學(xué)習(xí)的實踐
研究性學(xué)習(xí)的實踐教學(xué)更應(yīng)該貫穿整個知識系統(tǒng),在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時,并加強對學(xué)生獨立思考能力的培養(yǎng)。一方面對新科技提高重視度,在實際的生活中結(jié)合生活背景,近些年來,高中物理的試卷其壓軸題多為時代特色的事物以及具有高科技的相關(guān)知識作為背景知識,因此在實際的教學(xué)過程中,更應(yīng)該提高對新科技成果的關(guān)注。另一方面則要培養(yǎng)學(xué)生對原因和結(jié)果及時分析的習(xí)慣,在對在電磁感應(yīng)教學(xué)的過程中,更應(yīng)該分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因,并對導(dǎo)體棒切割磁感線的結(jié)果進行分析,并結(jié)合其受力情況、能量轉(zhuǎn)化情況以及運動的狀態(tài)進行綜合性的分析,進而總結(jié)得出物理學(xué)相關(guān)的規(guī)律知識。高中物理教學(xué)研究性學(xué)習(xí)更應(yīng)該加強其實踐教學(xué),在實際的教學(xué)過程中,加強對新科技成果的關(guān)注,并及時的對原因和結(jié)果進行分析,進而增強高中物理教學(xué)的效果。
物理課本是課堂教學(xué)的主要依據(jù).教師為了上好每一節(jié)物理課,就要認真鉆研教材,充分發(fā)揮教材的作用,根據(jù)物理學(xué)科的特點,有計劃地對學(xué)生進行閱讀指導(dǎo),同時也可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力.
物理教材中包含了三種語言:文字語言,數(shù)學(xué)語言和圖象語言.物理概念和規(guī)律是物理學(xué)的基礎(chǔ)和根本.學(xué)生學(xué)習(xí)時對物理概念和規(guī)律的理解與掌握程度直接決定著以后處理物理習(xí)題時的準(zhǔn)確率.而物理概念和規(guī)律表述都十分嚴謹,不能隨意變動,所以,學(xué)習(xí)時引導(dǎo)學(xué)生緊扣概念和規(guī)律中一些關(guān)鍵性的詞語與語句,進行細致有目的的閱讀與分析,這樣會使學(xué)生更好地理解和掌握一些基本概念和規(guī)律.例如,學(xué)習(xí)《楞次定律》時,教師講具體內(nèi)容之前可以引導(dǎo)學(xué)生閱讀楞次定律的文字表述,要求學(xué)生在閱讀的同時思考這樣幾個問題.1:誰在阻礙誰?2:阻礙什么?3:如何去阻礙?4:能否阻止?對于這幾個問題在教師點撥的基礎(chǔ)上,學(xué)生再對楞次定律的文字表述進行分析和討論,這樣有利于學(xué)生對楞次定律內(nèi)容進一步理解和應(yīng)用.
物理概念和規(guī)律還用數(shù)學(xué)語言表示.如:v=x/t,C=Q/U,E=F/q等,要向?qū)W生指出,閱讀這些數(shù)學(xué)語言時,要明確每個符號的物理意義,懂得各個物理量之間的關(guān)系.物理公式涉及的幾乎每個物理量都有單位,每個物理公式都有其成立條件和適用范圍,不能單純把物理公式當(dāng)做數(shù)學(xué)公式來對待.利用相關(guān)的圖象和圖表來表達一些物理規(guī)律,會讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候感覺到既形象又直觀,使一些概念和規(guī)律易于理解,方便記憶.例如位移圖象和速度圖象,都可以包含豐富的物理內(nèi)容:縱橫坐標(biāo)各代表什么意義,圖線分別表示什么運動,圖線斜率的含義,圖線交點的含義,圖線與時間軸圍成面積的含義等.物理教學(xué)中閱讀教材要引導(dǎo)學(xué)生看懂這三種語言,并能夠?qū)⑷N表達方式互譯.
二、抓好各階段的閱讀指導(dǎo)
預(yù)習(xí)性閱讀.教師可以提前準(zhǔn)備預(yù)習(xí)學(xué)案,設(shè)置問題提綱,讓學(xué)生邊讀邊思考,有的放矢,發(fā)揮有意注意的強大作用.課堂教學(xué)中的閱讀.在課堂教學(xué)中,教師要有意識地多給學(xué)生獨立活動時間.教師要充當(dāng)好導(dǎo)演的角色,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題的提綱,思考、討論以達到理解知識.在教學(xué)過程中教師不僅要做好閱讀的示范,讓學(xué)生逐步的理解和掌握閱讀的方法與要點.還要根據(jù)學(xué)生的具體情況,利用一些適當(dāng)例題訓(xùn)練學(xué)生的讀題,引導(dǎo)學(xué)生逐步成為一個愛思考的人.
復(fù)習(xí)鞏固性閱讀.教師在概念規(guī)律的新授課結(jié)束時,可以要求學(xué)生用自己的話復(fù)述概念或定律,總結(jié)本節(jié)課學(xué)到了什么,對本節(jié)課作出概括的表述.在完成一個單元的教學(xué)時,教師要求對全章復(fù)習(xí)性閱讀,同時要求學(xué)生通過閱讀,整理出知識系統(tǒng),并制作出簡明的綱要或圖表,這就是所謂的將書讀?。?,在學(xué)完選修3-3-第七章“分子動理論”,學(xué)生結(jié)合目錄再讀這一章,可以整理出這一章的知識系統(tǒng):物質(zhì)是由大量分子組成,“大量”的體現(xiàn):分子直徑數(shù)量級10-10m;擴散現(xiàn)象可以直接反映出分子在做永不停息的無規(guī)則運動,而布朗運動只是對其間接的體現(xiàn);分子間同時存在引力和斥力,分子力何時表現(xiàn)引力,何時表現(xiàn)斥力?宏觀上物體內(nèi)能的決定因素有哪些?等等,掌握知識間的內(nèi)在聯(lián)系,形成一個簡要的知識網(wǎng)絡(luò),完整的空間體系,以達到對基本概念、規(guī)律的熟練應(yīng)用.
三、培養(yǎng)學(xué)生讀題迅速抓住有用信息
筆者在長期物理教學(xué)中發(fā)現(xiàn):很多學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中都可以聽懂,但是在動手做題時往往出錯,這就是學(xué)生缺乏閱讀能力的明顯表現(xiàn).尤其從近幾年高考來看,物理試題越發(fā)新穎,獨具一格.很多試題中的物理情景都與新的科研成果和科技動態(tài)相結(jié)合.因此學(xué)生都是花上更多的時間來讀懂題目,從而提取有效信息.但是考生往往開始就被長長的題干嚇到,完全沒有信心,所以選擇放棄,以致得分率較低,這就是由于學(xué)生的閱讀能力差造成的.所以,讓學(xué)生掌握好的閱讀方法就顯得很有必要了.