谈物理教学中如何培养模型思想

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  本文围绕理想化模型简介、学生模型思想在物理教学中的重要性、利用数学思维建立物理模型的具体方案、培养学生模型思维的具体措施四大方面展开讨论,对物理教学中如何培养模型思想进行了简单的分析.
  一、理想化模型简介
  物理学是对物质结构、物质间相互作用、物质运动规律进行研究的自然科学,是一门以试验为基础的学科.而在物理学中,物理模型又是一切理论建立的基础,物质的机械性运动是极其复杂的,科学家为了简化研究过程,常常会构建一些理想化模型,例如匀速直线运动、无障碍下落运动等等.换句话说,就是先构建一个相应的理想化模型,并在不同特定的条件下,对某些实际存在的问题进行探讨.在构建物理模型时,首先应抓住该物质的主要因素,并对其中一些繁琐的物理过程进行分解,从而得到更为简单的物理过程,这种过程更容易被人们所理解.在初中物理教学过程中,教师也应该培养学生的模型思想,引导学生利用构建物理模型的方式去解决一些物理难题.
  二、学生模型思想在物理教学中的重要性
  1.培养学生的科学素养
  在物理课堂上培养学生的模型思想,可以使学生更好地理解知识,解决问题.例如,我们在研究物体的自由落体运动时,是建立了一个理想的物理环境,在这个环境中一切重心力以外的阻力都是不存在的.通过建立这种理想式物理模型,可以解决一些自由落体中容易遇到的问题,前提是落体过程中遇到的阻力相对于重心力来说是可以忽略的.
  2.提高学生的理解能力及创新能力
  培养学生的模型思想可以提高学生的理解能力及创新能力.例如在物理学中,人们通过构建“质点”模型来简化实际存在的物质,这一方法主要是利用有质量的点来对物体进行描绘.通过建立这种理想化模型,学生对之后的万有引力、点电荷、点光源等知识更容易理解了.
  3.培养学生的创新思维
  从另外一个角度来说,培养学生的模型思想不仅能促进学生的思维发展,对学生解题能力的培养也起着很大的帮助.通过建立一个理想化的物理模型,可以将复杂的问题简单化,在学习的过程中可以起到事半功倍的效果.
  三、利用数学思维建立物理模型的具体方案
  教师应将物理模型的教学理念贯穿在整个物理教学系统中,通过自身来引到学生对建模的意识,使其充分意识到模型思想在物理课堂中的重要性.教师应在课堂上耐心传授建模理论,让学生更好地对新知识进行理解和吸收;教师还应收集不同类型的试题,通过试题讲解,让学生进一步掌握物理知识,并引导学生通过自己的思考方式进行解题;除此之外,教师还应组织一系列课外活动,让学生在实践中慢慢体会知识,掌握知识,鼓励学生积极创新,并在创新中得到更好的发展.
  1.构建模型理念、理解模型概念
  大部分物理模型都是建立在理想的环境基础上的.在建立物理模型时,应抛开与研
  究内容不相关的因素及对研究内容影响极小的因素,并扣住主要影响因素,深入地了解事物本质,在此基础上,才能通过理想化模型来解决实际中存在的问题,例如质点与点电荷,都是比较典型的物理模型.
  2识别条件模型、突出关键矛盾
  要想真正进入阶梯的基本阶段,必须将已经识别的物理条件转换为模型,起到化繁为易
  的左右,例如在物理课堂上对两个物体相撞时的总动量进行研究时,由于两物体直接由于碰撞而产生的摩擦力可以忽略不计,包括一些对总动量造成极小影响的阻力也可以忽略为零,基于以上两种理想化条件得出,系统中的总动量是保持不变的.
  3.建立过程模型、建立物理图景
  在对平抛物体的运动规律进行研究适时,首先应将整个运动过程分解为两个过程,一个过程是质点在进行水平方向运动时没有受到任何阻力,以匀速直线运动的方式进行运动;另一个过程是质点在垂直方向进行自由落体运动,一切除重力之外的阻力都忽略不计.
  四、培养学生模型思维的具体措施
  要想将模型思维真正运用在学生的解题思路中,教师必须实施一系列教学措施来促进学生对建模的理解.首先,教师可以为学生创建特定的情境,开展一些互动性活动,为学生展示各类生活中常见的现象,并引导学生通过已知的物理常识去解释这些现象,并在这个过程中鼓励学生通过物理建模的方式来帮助理解.以上方式可以充分激发起学生对物理的学习兴趣;其次,应通过教师指导和分组讨论等多种方式来设置假设条件,并以初步的思路进入模型建立阶段;随后,教师应识别所研究主体的主要特征,并结合物理学习者的认知程度,将微观过程转化为宏观过程,将复杂的场景转化为简单的场景,以此手段来加深学生对物理的认知程度;接下来,教师应努力创新教学手段,尽可能地运用更多的学习场景来加强学生对物理建模的实际应用,从侧面提高学生的创造性思维;最后应建立一个系统的反馈评估系统,通过测试来检测学生最终的学习结果,除此之外,还能帮助学生更好地运用物理模型来解决类似的问题,并提升其模型思想.
  总之,
  自然界中存在的客观事物是多种多样的,人类不可能在短时间内将所有物体的运动规律研究透彻.在对物质的运动规律进行研究时,可以创建一个理想化环境来替代真实存在的客体,这样可以使万物的规律以更加简单的形式呈现在人们面前,从而也使人类对它的掌握变得更加简单.因此,模型思想对物理教学提供了更多指导性意义,推动了物理教育事业的不断发展.
  参考文献:
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