高中物理建模教学策略研究——以新人教版高中物理必修一为例

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《普通高中物理课程标准(2017年2020修订)》中凝练了高中物理的学科核心素养,模型建构作为“科学思维”的核心要素,不仅是符合教学改革的重要举措,而且是提高学生物理问题解决能力的关键环节。在近几年的高考中,越来越多有关生产生活、科学技术的真实情境出现在考题中,脱离物理建模的刷题战术早已无法应对高考的考查,取而代之的是考查学生建立物理模型,灵活运用所学物理知识解决实际问题的能力。因此,在高中阶段开展建模教学是提高学生建模能力,培养学生物理学科核心素养的有效途径。本文首先通过查阅大量文献对物理模型、物理模型建构进行了概述,阐述了物理建模教学的基本理论。其次,在网络上各平台选取精品课以及在实习学校现场听取了高一至高三年级,不同课型、内容的课堂共56节,并选取了6节网络精品课采用课堂观察法进行数据分析。最后通过学生问卷和教师访谈,深入了解了当前建模教学的现状:学生对物理模型的认识较浅,难以在复杂的真实情境中提取关键要素;教师多利用经典物理模型解决问题,而缺少对学生自主建构模型的引导。针对调研所出现的问题,本文从教学实施方面对物理建模教学提出了三点策略:(1)强化概念教学,筑牢建模基础;(2)巧妙创设情境,加深建模体会;(3)防止模型固化,增强建模训练。结合以上策略设计出《质点》、《牛顿第一定律》及《追及相遇问题》3个教学片段,分别体现了不同课型之中策略的应用。基于上述研究策略,选定了《共点力的平衡》进行建模教学设计、实践与效果检验,基于物理能力测量的原则和方法编制了本节对应的测试题。在宁夏固原市某中学高一年级选定两个水平相近的班级以月考成绩进行前测分析,结果显示两个班级差异不明显后随机选择高一(4)班作为实验班,高一(3)班作为对照班开展建模教学实践。对测试卷的原始数据进行信度分析,在保证测试卷有较高信度的情况下对两个班级的测试成绩进行分析,实验班平均分为57.32分,对照班平均分为49.64分,独立样本检验结果显示两个班差异明显。测评结果表明:文中提出的策略应用到实际教学中,能够有效提高学生问题解决能力,发展学生物理建模思维,具有实用性及可操作性。
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