构建物理模型实现高中物理科学思维进阶的研究

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  摘 要:高中时期的物理知识过于抽象和难懂,对学生抽象思维能力要求很高,物理學科的教学基本上都是以物理模型为基础开展的,物理模型可以看作是高中物理教学的重要载体,构建物理模型可以帮助学生充分理解物理知识,加深学生的理解和记忆,培养学生的思维能力,促进学生学科核心素养的形成。高中物理教学必须要重视物理模型的构建,通过物理模型帮助学生更好地进行物理学习,实现高中物理教学的真正作用,促进学生的全方位发展。本文主要进行建构物理模型实现高中物理科学思维进阶的研究。
  关键词:高中时期;物理教学;科学思维;物理模型
  随着新课程改革的进一步推进,对于学生学科思维的培养和学习能力的提升有了更高的要求,在高中物理教学过程中,教师必须要打破传统物理教学模式的局限,提升物理教学的有效性。高中时期的物理学科对于学生来讲学习起来有着一定的难度,很多学生在课堂上可以听明白相关的知识点,但是在解决实际问题的过程中,学生会无从下手,这主要是因为学生受到了自身思维能力的限制。学生存在着思维定式,知识的迁移能力较弱,想象能力不足,对于很对问题的认识不够充分,学生的物理学习存在着诸多问题。物理模型的构建可以降低学生的理解难度,提升高中物理教学的质量。
  一、高中物理教学现状分析
  (一)物理教学模式落后
  长期处于应试教育背景下,很多教师在日常教学过程中习惯了灌输式的教学模式,学生只能被动地接受,这样的教学对于学生而言毫无吸引力。教师十分看重学生最后的考试成绩,忽视了学生学习的过程中,成绩成了衡量学生的唯一标准,这样的唯分数论的观念,使得教师在教学过程中偏向于理论知识的解决,教学内容侧重于考试大纲要求内容,以及一些重难点知识,忽视了学生学科思维和学科素养的培养。[1]这样的物理教学模式过于陈旧,传统的物理教学模式早已无法满足时代的发展趋势,对于学生今后的发展毫无帮助,填鸭式的物理教学模式使得学生处于十分枯燥的学习环境当中,沉闷的学习氛围对于学生学习是十分不利的,物理学科学习起来的难度较高,教师在教学过程中忽视了学生的核心位置,学生难以发挥自身的主观能动性,长此以往,学生对于物理学科的学习积极性十分欠缺。
  (二)物理教学内容单一
  很多教师为了学生能够考出一个好的成绩,在物理教学过程中将教学的重点放在了教材内容的讲解上,教师过于依赖教材,很少进行内容的扩展和延伸,这样的物理知识和时代之间是脱轨的。物理教学内容的单一不仅无法满足学生的学习所需,更难满足素质教育改革的要求,素质教育强调要培养学生的学科核心素养,物理学科核心素养体现在很多方面,其中不仅要学生的学习能力、学科思维,还包含有学生的情感态度与价值观,物理教学内容的单一将物理学科局限在了学生理论知识的培养上,这样的教学内容对于学生今后的全面发展没有实质性的帮助。高中物理教材更新换代的速度极慢,很多物理教师难以跟上时代的发展步伐,很少借助互联网进行教学,引入网络上丰富的学习资源,教学内容与时代发展的脱节,使得学生认为物理学习的意义不大,这样的物理教学很难促进学生学科核心素养的形成。
  (三)学生学习兴趣不足
  物理学科属于理科性学科,对于学生的抽象思维能力和逻辑思维能力有着较高的要求,高中生虽然已经有了一定的学科基础,他们掌握的知识结构却不够全面,学生对于一些复杂难懂的物理知识无法在短时间内接受,这就需要教师细心的引导。很多教师为了完成教学任务,十分看重课堂的有效时间,教师很少留出时间和空间让学生来思考和探讨,物理知识之间有着很强的连贯性,学生对于某一部分知识的不理解会影响到学生后续的学习。再加上学生的物理成绩普遍不理想,学生在物理学习上花费了大量的时间和精力,学习成绩却不见提高,这在很大程度上会影响到学生的学习积极性,甚至有一部分学生会对物理学习产生畏惧心理,不愿意主动的进行物理学习,学生学习兴趣的欠缺严重阻碍了高中物理教学的有序开展,对于学生的全面发展产生了反作用。
  二、高中物理教学中构建物理模型的重要性
  (一)有利于问题的简化处理
  物理知识受到其抽象性因素的影响,对于高中生来讲学习起来十分费力,物理模型的引入可以简化对于问题的处理,我们在这里所说物理模型,其实就是通过对于一些物理界中抽象原来的描述,按照物理学科特地的研究目的,采取思维形式对于原本的客体本质关系进行再现。通过对于物理模型的研究,能够知道原型客体在自然界当中的运动规律和变化规律,这是一种十分常见的物理学研究方法,也可以称之为物理模型,能够让复杂的问题简单化,帮助学生教学分析和理解。
  (二)有利于学生掌握物理知识
  物理模型在高中物理教学中的应用可以将抽象内容变得具体生动,从而提升物理教学的有效性。高中物理涉及的内容十分丰富,其中牵扯到的知识点很多,这一时期的物理学习对于学生的逻辑思维能力有着很高的要求,借助物理模型进行课堂教学,在很大程度上可以减轻教师的教学压力和学生的学习负担,有利于学生充分全面的掌握物理知识,理解物理概念,可以熟练应用所需内容解决物理问题,实现物理教学的真正意义。
  (三)有利于学生物理思维的提升
  在高中物理教学过程中,物理问题的处理和物理模型的建立,都需要建立在对于物理问题充分分析的基础之上。在实际的物理教学过程中,物理教师需要对于物理模型的设计思路进行详细的讲解,让学生可以从中得到思维的启发和锻炼,通过反复的训练,对于一些复杂的内容学生也会找到解决的突破口。思维的训练可以让学生对于难以理解的物理问题进行具体的分析,从而开阔学生的思路,让学生找到物理知识本质上的规律,可以对物理模型讨论得出的结果进行完善,将此应用在实际问题的解决过程中。
  三、高中物理教学中构建物理模型的措施
  (一)加强学生对物理知识的感性认知
  物理模型思维法在高中物理教学中的应用对于学生感性认知的提升很有帮助,高中物理研究的内容基本上都是一些对于特定状态的构建,其中涉及了很多对于物体运动的研究,这就需要学生具有一定的感性认知能力。在传统的物理教学过程中,只要依靠教师口头上的讲解,学生对于物理运动这一动态化的过程很难形成直观的理解。借助物理模型进行教学在很大程度上可以弥补传统教学模式的不足。教师可以通过一些相关的物理模型来演示运动的过程,有针对性地引导学生,打开学生思维的广度和深度,让学生能够更好地想象出物体的运动过程和运动的方式。[2]在高中生对于物体运动有了一个形象具体的感性认知之后,才能够更好地研究分析后续的问题,物理模型的建立可以说是对知识教学的一种辅助。例如在分析垂直固定桌面上有一个等距离的螺旋线圈,长度假设为L,总体的高度为H,将一个铁质的小球穿在线圈上,小球从静止开始,不受摩擦力的滑落下来,求出小球从最高点到桌面所用的时间。这一问题若是简单地用文字语言来进行描述学生很难在脑海中形象一个清晰的运动场景。在此时教师若是帮助学生构建物理模型,引导学生进行分析,让学生采取“无限分割法”来思考,就可以有效降低学生的理解难度,帮助学生对于问题形象一个准确的认识。   (二)注重高中生的物理思维的发展
  物理模型对于学生思维的锻炼有着积极的作用,物理模型可以促进学生思维能力的发展思维的培养可以说是高中物理教学的重点,对于学生今后的发展有着积极的作用。在高中物理教学过程中讲解到一些物理知识时需要应用基本的物理模型,高中生接收到的物理知识可谓是日益丰富,随着学生知识体系的扩产,学生的掌握的物理模型也会变得丰富起来。很多时候学生对于物理模型的理解会出现混淆的情况,学生对于一些模型之间的差异难以区分。在此过程中教师需要给予学生一些必要的引导,通过对于物理知识的梳理来帮助学生充分理解物理模型,同时帮助学生巩固所学知识,促进学生思维的发展。例如在物理复習环节中,教师可以引导学生对于弹簧、轻杆、细绳等力学部分涉及的基本模型进行归纳总结,形象相对应的模型性概念。弹簧是一种常见的不计质量的弹性体,容易压缩和产生形变,对物理既存在拉力有存在推力但是弹簧本身不会发生突发性的形变;轻杆则是一种不计质量的刚体,具有拉伸和压缩形变的特征,具有拉力和推力;细绳则是不计质量的柔性体,很容易弯曲变形,可以进行拉伸,其长度延伸的尺度很不明显。这些模型学生很容易出现记忆的混淆,教师需要帮助学生分析其中的差异,加深学生的理解和记忆,提升高中生的思维能力。
  (三)注重学生的知识迁移能力的提高
  高中物理教学的关键在于提升学生的知识类比能力和知识迁移能力,这可以说是高中物理教学的核心目标为,物理模型思维法在高中物理教学中的应用能够有效培养高中生的知识迁移能力。高中时期的学生接触到的学科很多,随着学生学习的深入,学生会发现知识点之间存在着诸多联系,对于一些概念性的东西,学生很容易出现记忆的混淆。物理教师可以通过模型的对比或者是相似模型的讲解来帮助学生理解相关的知识,让学生从更深的层次来感知物理内容,帮助学生来区分知识点之间细微的差异。这样的方式对于学生知识类比能力和知识迁移能力的促进很有帮助,有利于学生学科核心素养的提升。例如在学习磁场内容的时候,教师要有意识地将磁场中的磁极中的知识和电场中的电荷所存在的相互作用力进行分析,帮助学生思维体系的形成,学生知识迁移能力的提升可以帮助学生更好地进行物理学习,在今后遇到类似问题的时间学生不至于无从下手,学生会联系自己所学的知识进行问题的分析,找到解决问题的突破口。在建立相对的模型之后,教师可以从生活的角度出发,选择一些生活中常见的事例,这些事情和学生有着紧密的联系,学生对此得兴趣很高,在学习过程中可以全身心的投入进来,跟随教师的思路来进行分析,在此过程中教师可以引导学生来理解,让学生应用所学的规律和知识进行类比迁移,从而提升学生分析问题的能力,帮助学生构建完整的知识体系。
  结束语
  在高中物理教学中构建物理模型是十分有必要的。高中时期的学生处于物理学习的关键时期,学生物理素养的培养和良好学习习惯的养成都要依靠教师来引导,物理教师需要认识到物理教学的发展趋势,能够顺应时代的变革潮流。物理教师需要认识到当前物理教学存在的不足,立足学生实际和新课程改革方向,进行教学理念的更新,创新教学模式,引入物理模型教学,提升高中物理教学的有效性,促进学生学科思维和学科能力的提升,为学生今后的物理学习奠定良好的基础。
  参考文献
  [1]赵松年.对高中物理解题思维方法的探究与运用[J].教育教学论坛,2013,3(37):72-73.
  [2]顾建新.高中物理“理论教学”与“实验教学”的互动与能动[J].中学物理(高中版),2012,8(3):671-672.
  作者简介:陈理彬(1988.03).男(汉),籍贯:福建省,本科,中学二级教师,研究方向:基于思维进阶的物理学科核心素养教学研究,有效将核心素养目标渗透于课堂教学。从事一线高中物理教学工作多年,有着自己教学心得体会;教学技能扎实,获得市级教学设计、公开课一等奖等,参加区高三质检考试命题,并参与市级课题研究,致力于物理学科核心素养研究。
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