建立物理模型 探索教学捷径

来源 :学周刊·学术研究版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:stillzhl
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  长期以来由于传统教育教学模式存在的弊端,真理被强加于学生身上,思路方法机械化,知识和能力的关系陷于困惑之中,造成学生对物理学科望而生畏、敬而远之,甚至在心灵上产生畏难和恐惧,这极大地伤害了学生的学习热情,制约了人类认识和利用自然的步伐。
  物理是一门充满生机和魅力的学科,它的魅力在于它有广泛的实用价值。自然现象无处不在,这给教与学提供了伸手可及的宝贵素材。“为有源头活水来”,我们身边既有涓涓的溪水,又有湍急的江河,只要想方设法认真贯彻“学以致用”的教学原则,便可以去冲浪、去荡舟,沐浴在知识的海洋。
  然而,物理确实难学,这是一个不争的事实。因为,学好物理需要学生具有良好的基础知识和多种思维能力,诸如:理解能力、空间想象能力、抽象思维能力、逻辑思维能力等,而学生在高中时期这些素质和能力还没有完全具备或者还十分模糊,这就从客观上构成了学生学习物理的负担。虽然“兴趣是最好的老师”,但这些素质和能力的形成,绝非仅凭兴趣可以凑效的,因此,必须理智地去对待这一问题。
  有道是“教必有法而教无定法”,学也如此,教与学是一种多元智能化的实践活动。教师除了必须通过多元化的课堂教学方式和多元化的思维方法展示物理学科的魅力外,还必须让学生在学习方法上有法可依、有章可循。建立物理模型、促成知识迁移这种思想在笔者的教学实践中得到不断地充实和完善,取得了良好的教学效果,极大地减轻了学生的负担。
  物理模型就是把人们熟悉的物理现象、规律以及方法、手段等,结合不同类型、知识领域和知识点间形同质异、形异质同的问题,运用联想、类比、通感、分析推理、演绎归纳等抽象思维形式加工、提炼而成的操作性很强的知识模块。在解决问题的过程中运用物理模型,可以使学生迅速发现问题的本质,简化判断的程序。科学而规范的思路,不仅可以提高学生的应变能力,还将题目“源于教材,高于教材”、“起点高,落点低”的特点暴露出来。结合自身教学经验和对教材的理解,笔者总结了以下几种高中物理中常用的物理模型:
  (一)理想模型:在物理教材中出现的质点、理想气体、轻质弹簧、瞬时碰撞等模型都是理想模型。这些理想模型抓住了主要因素,忽略了次要因素,突出了客观事物的本质特征,对学生辩证的认识问题、分析问题有明显的辅助作用。
  (二)图像模型:图像作为一种形象、直观的表现形式,可以化抽象为具体,凸显物理现象和过程的来龙去脉,与地球仪上的经纬线一样,达到经纬分明、一目了然的效果。课本中的电场线、等势面、磁感线;v-t图、F-s图、 I-t图等就是图像模型的典型代表。
  (三)结论模型:这类模型是在抓住过程和现象的本质或属性之后,经理解和推理而形成。例如:内力不能改变系统的动量,但可以改变系统的机械能;一定质量理想气体的内能仅由温度体现;洛伦兹力永远不做功;带电物体(重力不能忽略)在匀强电场和匀强磁场中的直线运动一定是匀速直线运动,而在其中的圆周运动一定是匀速圆周运动;一切物体都有惯性,惯性是物体的固有属性,它由物体的质量标志。这些结论均可应用于分析判断问题,既迅速又准确,起到事半功倍的效果,相应的在解题过程中伴随着解题的快感。
  (四)思想方法模型:教材中蕴含着丰富的物理思想和方法。这些思想与方法既对学生进行了启蒙,又给学生未来的学习和研究以重要的启迪。例如:用比值法进行定义;用控制变量法得出物理公式和规律;用科学假设法显现物理结论;用微元法定义瞬时量等均属于思想方法模型。
  (五)过程模型:过程模型遵循由简单到复杂的认识规律,对平常、简单的物理过程,从条件、性质、规律、特点、现实联系等诸多方面进行有序的剖析,抓住过程本质,通过联想、类比等思维形式对知识进行拓展和延伸,以达到由此及彼、触类旁通、以静制动的解题效果。例如:通过对竖直上抛运动的分析可以建立类竖直上抛运动模型,通过学习平抛运动又可以建立类平抛运动模型,运用这些模型可以快速地解决带电粒子在匀强电场中的直线偏转和运动。诸如:单摆运动模型、天体运动模型、弹性碰撞模型等,这些模型打破了原有空间和知识领域的界限,解决问题更加得心应手。
  (六)平衡、对称、守恒模型。物理的美感就像故事中的巧合一样,既险象环生、起伏跌宕,又扣人心弦、刺激圆满。物理中通过逆向思维、通感以及求同存异思维,发现物理现象和过程中的平衡、对称、守恒特点,从而打破常规,曲径通幽。这既是科学家的灵感,也是艺术美的享受;这既是锲而不舍探索寻觅后的顿悟,也是科学家特别钟爱的思维方式。
  时下,正是素质教育大力推行的时机,处处提倡人文思想、人本主义,教育工作者要提供宽松、舒适的教学氛围,创新思维,让学生享受学习的乐趣,体现教育教学的最美内涵。建立物理模型,优化教学过程,将为此做出成功尝试。
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