论文部分内容阅读
1问题的提出
案例在一个公开课上，一位地理老师指着黑板上的地图问大家“中国的版图像什么？”过了好长时间，一个小男孩颤颤巍巍的举手发言道：“老师，我觉得像山羊.”答案不对老师的胃口，于是老师脸色通红的继续引导大家“大家再看看，究竟像什么动物？”下面开始有人叽叽喳喳“我也觉得像山羊”.没有一个人说像公鸡.老师最后有点泄气，脸板着说道：“大家看，这个形状不是像公鸡吗？”其实，如果考虑到南沙群岛这样的胡子，中国的版图还真的很像一只山羊.学生的想象力是丰富的，思维是发散的、创造性的.
像这样扼杀学生思维的例子比比皆是.我们的课堂中过于强调预设，如一节课的教学目标是什么，完成这些目标分几个环节，每个环节需几分钟，突破重点、解决难点要设置几个问题，每个问题需要几个学生回答，如果学生答不上来如何引导到设置好的答案上来，等等.这种情况导致传统的物理教学基本上就是单向机械的线性灌输式的教学，忽略了学生主体的活动过程，学生处于被动接受的地位，学受制于教，严重地阻碍了学生的思维发展.物理教学的目的不仅是让学生学会必要的物理知识，更重要的是要让学生学会怎样思考，怎样处理实际问题，培养学生分析、解决实际问题的能力.物理学科教育中的学科方法很多，而模型方法可以说是其中很重要的一种方法.把复杂的问题分解成若干个比较简单的小问题（模型），通过分析好每一个“物理模型”，使学生在头脑中建立起技巧性的思维定势，也就是思维的一般规律.这种建模思维的方法可以洞悉主、次因素，从而突出物理问题的主干，抓住问题的本质，纠正错误的思维，使物理问题化难为易，化繁为简.在降低教学难度的同时，充分增强了学生学习物理的兴趣和信心，是非常有效的教学.长期运用这种正确科学抽象思维方法去处理物理问题时，还有助于学生思维品质的提高，使学生的思维能力扎实全面地得到提高.
2培养建模思维的好处
根据物理学的发展历史来看，“建模”这种思维方法推动着物理学的前进，如初期的托勒密的“地心说”和后来哥白尼的“日心说”，都是对天体运动的“建模”.而卢瑟福提出的核式结构模型就是对原子结构的“建模”.一个正确物理模型的建立是需要很长时间来完善的，如卢瑟福核式结构模型中，由最初的电子绕核高速旋转的固定轨道到后来的“电子云”.在我们物理学中一般有这样的三个建模类型：（1）物理研究对象的理想化（对象模型），如质点、点电荷、理想气体等.（2）物理条件的理想化（条件模型），如力学中表面光滑我们就认为是没有摩擦阻力；当研究带电粒子在电场中运动时，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去重力的作用，使问题得到简化.（3）物理过程的理想化（过程模型），如力学中匀速直线运动、自由落体运动；热学中的等温变化、等容变化、等压变化等等.在实际运用当中有时用其中一个类型，有时是多个类型组合才能解决问题，有时根据学生实际水平合理的选择模型.
中学物理教材中有许多物理知识比较抽象，学生往往不易理解和接受，教学中分析好每一个“物理模型”建立的思维非常重要，它有利于学生对抽象问题的理解，并会因此而增加学习的信心.比如竖直平面内的圆周运动——水流星模型，这是典型的变速圆周运动.只要教会学生建立水流星模型的思维过程以及运用此模型建立概念的基本方法和思路，后面的火车转弯、汽车过拱桥、凹桥；飞机做俯冲运动时，飞行员对座位的压力；物体在水平面内的圆周运动（汽车在水平公路转弯，水平转盘上的物体，绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转）；物体在竖直平面内的圆周运动（翻滚过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等）；万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛伦兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、重力与弹力的合力——锥摆等，学生基本上能自主迁移.
3如何培养建模思维
建模方法教师讲的再口若悬河，纯粹是纸上谈兵，学生遇到真实的物理问题却无从下手.而是应该根据学生实际水平，选择合适模型.
当“模型准备”完成信息筛选之后，通过对同类、相似的问题进行比较、分析、整合、“匹配”，寻找结合点，使学生触类旁通、举一反三，从而得到解决此类问题的一般方法.例如：在讲“自由落体”时，就应该引导学生把物体的下落运动理想成初速度为零，加速度为g的特殊的“匀加速直线运动”，从而明确学习“自由落体”的实际意义，经过引导、启发、分析，学生自然而然地就会领悟到其中的奥秘.
在解决具体物理问题时，我们可根据题设条件，从物理规律出发，化繁为简，将待求问题分解或抽象成一定的物理模型，从而解决问题.
例如：如图1所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2 m，活塞面积10 cm2，大气压强1.0×105 Pa，物重50 N，活塞质量及一切摩擦不计.缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收60 J的热量.则封闭气体的压强将（填增加、减小或不变），气体内能增加了50 J.则此过程中（“外界对系统”或“系统对外界”）做功，功为J，如果此时体积为400 cm2，则在理想情况下里面共有分子数为个.
学生解这条题目时往往不会分析，不知如何下手.笔者曾经做过一个试验.在一个班级是按老方式，直接讲授灌输.讲后让学生重新做，有四分之三做不出来.在另一个班级时，教师将问题化成一个个的小物理模型，一步一步的提问，始终不讲出最后的答案.
师：除了数据外，这条题目中有哪些关键的字？
生：理想气体，平衡，刚好升到缸口，缓慢升高环境温度，活塞质量及一切摩擦不计.
师：从理想气体我们可以知道什么？
生1：可以应用理想气体状态方程.
生2：还表明气体间分子势能为零.
师：求解气体压强可以用什么方法？
生1：p：温度决定平均动能；体积决定密度决定单位体积分子数.
生2：利用理想气体状态方程pV/T=C.
生3：受力平衡.
师：在这里我们用哪种方法来解气体压强呢？为什么用这种方法？从哪点你判断出来的？
生：前两种都不适用.可以通过平衡这个关键字知道采用受力平衡的方法来解答.
师：活塞受到哪些力？方程是什么？
生：p内S FS=p0S.
师：方程中的F是多少？变吗？
生：大小等于砝码重力，不变.
师：气体压强变吗？
生：压强不变.
师：从体积变化我们可以判断出什么结果？
生1：分子势能一般增大，在理想气体中不变.
生2：体积变大，气体对外做功.体积变小，外界对气体做功.
师：这条题目中用什么方法求气体做功.
生：U=Q W.代入数据，可得W=-10 J.
师：怎么求分子数？
生：N=nNA得N=1.075*1022个.
这条题目考查的的知识点比较多，从力学平衡考到气体问题，比较碎.通过教师的建模方法的应用，从而，让我们的学生一步步的学会如何去分析，顺便又将知识点整合成一个个的框架.日积月累，学生的能力得到很大的提高.在高中物理教学中，教师循序渐进地启发、引导学生，通过让学生从不同层面去体味题目，在复杂的实际或抽象的背景下，建构合理的物理模型，全面培养学生的综合思维能力，打造出高效课堂.
案例在一个公开课上，一位地理老师指着黑板上的地图问大家“中国的版图像什么？”过了好长时间，一个小男孩颤颤巍巍的举手发言道：“老师，我觉得像山羊.”答案不对老师的胃口，于是老师脸色通红的继续引导大家“大家再看看，究竟像什么动物？”下面开始有人叽叽喳喳“我也觉得像山羊”.没有一个人说像公鸡.老师最后有点泄气，脸板着说道：“大家看，这个形状不是像公鸡吗？”其实，如果考虑到南沙群岛这样的胡子，中国的版图还真的很像一只山羊.学生的想象力是丰富的，思维是发散的、创造性的.
像这样扼杀学生思维的例子比比皆是.我们的课堂中过于强调预设，如一节课的教学目标是什么，完成这些目标分几个环节，每个环节需几分钟，突破重点、解决难点要设置几个问题，每个问题需要几个学生回答，如果学生答不上来如何引导到设置好的答案上来，等等.这种情况导致传统的物理教学基本上就是单向机械的线性灌输式的教学，忽略了学生主体的活动过程，学生处于被动接受的地位，学受制于教，严重地阻碍了学生的思维发展.物理教学的目的不仅是让学生学会必要的物理知识，更重要的是要让学生学会怎样思考，怎样处理实际问题，培养学生分析、解决实际问题的能力.物理学科教育中的学科方法很多，而模型方法可以说是其中很重要的一种方法.把复杂的问题分解成若干个比较简单的小问题（模型），通过分析好每一个“物理模型”，使学生在头脑中建立起技巧性的思维定势，也就是思维的一般规律.这种建模思维的方法可以洞悉主、次因素，从而突出物理问题的主干，抓住问题的本质，纠正错误的思维，使物理问题化难为易，化繁为简.在降低教学难度的同时，充分增强了学生学习物理的兴趣和信心，是非常有效的教学.长期运用这种正确科学抽象思维方法去处理物理问题时，还有助于学生思维品质的提高，使学生的思维能力扎实全面地得到提高.
2培养建模思维的好处
根据物理学的发展历史来看，“建模”这种思维方法推动着物理学的前进，如初期的托勒密的“地心说”和后来哥白尼的“日心说”，都是对天体运动的“建模”.而卢瑟福提出的核式结构模型就是对原子结构的“建模”.一个正确物理模型的建立是需要很长时间来完善的，如卢瑟福核式结构模型中，由最初的电子绕核高速旋转的固定轨道到后来的“电子云”.在我们物理学中一般有这样的三个建模类型：（1）物理研究对象的理想化（对象模型），如质点、点电荷、理想气体等.（2）物理条件的理想化（条件模型），如力学中表面光滑我们就认为是没有摩擦阻力；当研究带电粒子在电场中运动时，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去重力的作用，使问题得到简化.（3）物理过程的理想化（过程模型），如力学中匀速直线运动、自由落体运动；热学中的等温变化、等容变化、等压变化等等.在实际运用当中有时用其中一个类型，有时是多个类型组合才能解决问题，有时根据学生实际水平合理的选择模型.
中学物理教材中有许多物理知识比较抽象，学生往往不易理解和接受，教学中分析好每一个“物理模型”建立的思维非常重要，它有利于学生对抽象问题的理解，并会因此而增加学习的信心.比如竖直平面内的圆周运动——水流星模型，这是典型的变速圆周运动.只要教会学生建立水流星模型的思维过程以及运用此模型建立概念的基本方法和思路，后面的火车转弯、汽车过拱桥、凹桥；飞机做俯冲运动时，飞行员对座位的压力；物体在水平面内的圆周运动（汽车在水平公路转弯，水平转盘上的物体，绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转）；物体在竖直平面内的圆周运动（翻滚过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等）；万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛伦兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、重力与弹力的合力——锥摆等，学生基本上能自主迁移.
3如何培养建模思维
建模方法教师讲的再口若悬河，纯粹是纸上谈兵，学生遇到真实的物理问题却无从下手.而是应该根据学生实际水平，选择合适模型.
当“模型准备”完成信息筛选之后，通过对同类、相似的问题进行比较、分析、整合、“匹配”，寻找结合点，使学生触类旁通、举一反三，从而得到解决此类问题的一般方法.例如：在讲“自由落体”时，就应该引导学生把物体的下落运动理想成初速度为零，加速度为g的特殊的“匀加速直线运动”，从而明确学习“自由落体”的实际意义，经过引导、启发、分析，学生自然而然地就会领悟到其中的奥秘.
在解决具体物理问题时，我们可根据题设条件，从物理规律出发，化繁为简，将待求问题分解或抽象成一定的物理模型，从而解决问题.
例如：如图1所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2 m，活塞面积10 cm2，大气压强1.0×105 Pa，物重50 N，活塞质量及一切摩擦不计.缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收60 J的热量.则封闭气体的压强将（填增加、减小或不变），气体内能增加了50 J.则此过程中（“外界对系统”或“系统对外界”）做功，功为J，如果此时体积为400 cm2，则在理想情况下里面共有分子数为个.
学生解这条题目时往往不会分析，不知如何下手.笔者曾经做过一个试验.在一个班级是按老方式，直接讲授灌输.讲后让学生重新做，有四分之三做不出来.在另一个班级时，教师将问题化成一个个的小物理模型，一步一步的提问，始终不讲出最后的答案.
师：除了数据外，这条题目中有哪些关键的字？
生：理想气体，平衡，刚好升到缸口，缓慢升高环境温度，活塞质量及一切摩擦不计.
师：从理想气体我们可以知道什么？
生1：可以应用理想气体状态方程.
生2：还表明气体间分子势能为零.
师：求解气体压强可以用什么方法？
生1：p：温度决定平均动能；体积决定密度决定单位体积分子数.
生2：利用理想气体状态方程pV/T=C.
生3：受力平衡.
师：在这里我们用哪种方法来解气体压强呢？为什么用这种方法？从哪点你判断出来的？
生：前两种都不适用.可以通过平衡这个关键字知道采用受力平衡的方法来解答.
师：活塞受到哪些力？方程是什么？
生：p内S FS=p0S.
师：方程中的F是多少？变吗？
生：大小等于砝码重力，不变.
师：气体压强变吗？
生：压强不变.
师：从体积变化我们可以判断出什么结果？
生1：分子势能一般增大，在理想气体中不变.
生2：体积变大，气体对外做功.体积变小，外界对气体做功.
师：这条题目中用什么方法求气体做功.
生：U=Q W.代入数据，可得W=-10 J.
师：怎么求分子数？
生：N=nNA得N=1.075*1022个.
这条题目考查的的知识点比较多，从力学平衡考到气体问题，比较碎.通过教师的建模方法的应用，从而，让我们的学生一步步的学会如何去分析，顺便又将知识点整合成一个个的框架.日积月累，学生的能力得到很大的提高.在高中物理教学中，教师循序渐进地启发、引导学生，通过让学生从不同层面去体味题目，在复杂的实际或抽象的背景下，建构合理的物理模型，全面培养学生的综合思维能力，打造出高效课堂.