高中生建立物理模型能力的现状与培养

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物理作为自然科学,在高中阶段具有非常重要的学科地位。近年来,全国各地积极推行新课程改革,教育部印发的《普通高中物理课程标准(2017年版)》中对高中阶段物理学科核心素养概括为四个方面,其中“科学思维”主要包括:模型构建、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。课程标准将“模型构建”归入科学思维素养加以强调,足见物理建模能力的培养是物理学科核心素养培养过程中的重要的环节。物理模型是现实中复杂的事物、规律的简化结构,反映了事物或运动规律的本质。在高中物理的学习中,建立恰当的物理模型可以使研究的问题变得简单,有助于学生认识客观世界、培养学生逻辑思维能力。物理知识学习的过程中通常要经过建立物理模型,并探寻模型之间的相互联系,将现实问题模型化,并解决问题等过程。因而,培养学生物理建模能力是物理教学过程中不容忽视的一个环节。为了有效培养学生构建物理模型的能力,应首先调研学生对物理模型的理解情况,发现学生在模型构建中存在的问题,从而制定有针对性的教学方案。本文从以下几个方面,展开了研究:第一,系统地阐述了物理建模的理论基础和构建方法。本文对近年来发表的有关物理建模的文献进行了系统的研究,对什么是物理模型,高中阶段常见的模型种类、构建模型常用的方法、传统的模型教学理论、以及对学生模型构建能力考查的方式进行了综述。第二,全面地调查、分析研究了学生的建模能力。本文以教经验为基础,以物理模型理论为指导,制定调研学生建模能力的方案。以所在学校的学生为研究对象,通过测试卷对学生物理建模的现状进行测试。研究表明,高中生的建模和用模能力比较弱,主要的问题表现在:1.从实际情况中抽象物理模型的能力较弱;2.不善于应用模型解决实际问题;3.高分段比低分段学生建模能力强。根据测试反映的情况对学生及经验丰富的一线教师进行访谈,了解学生建模能力存在问题的主要原因:1.能力因素:学生逻辑思维能力、迁移能力弱;2.心理因素:社会舆论造成的对物理学科的恐惧心理;教育因素:陈旧思想影响下,教师对学生科学思维能力关注的缺失。最后,将理论和实践相结合,提出了切实可行的培养学生物理模型构建能力的教学建议:1.精讲基础模型的构建过程,使学生熟悉建模方法;2.通过试题训练建模的迁移能力;3.防止模型的固化;4.分层教学,因材施教;5.巧用多媒体突破认知壁垒。并通过课例《抛体运动规律》分析各种策略的在实际教学中的实施。以期对不同种类的物理模型教学提供一些思路和方法,从而提高教学质量,达到培养学生的科学思维能力的目的。
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