内容摘要: 本文简要地阐述了高中物理概念教学中物理模型教学的重要性和必要性,并总结了本人在近几年的物理教学过程中运用物理模型对物理概念教学的帮助。
关键词:物理模型 物理概念 理想化模型 对象模型
引言:很多学生觉得高中物理难学,特别是物理概念不好理解,因为高中的很多物理概念都是建立在物理模型上,理解透物理模型是理解概念的基础。
从事高中物理教学已有八九过年头,在教学的过程中发现有很多学生害怕物理的学习,在与学生谈心的过程中发现有很多学生初中物理还不错,到了高中就没办法入门,在我长时间教学中发现很多学生对高中的物理模型理解的不透,初中物理只要求学生一些最基本的物理现象,和一些最简单的计算,到了高中物理要求学生对物理概念有一些了解,物理虽然是一门自然学科,要去解决生活生产中的一些现实的问题,但由于高中学生所学的基础知识有限不可能去处理实际问题。有很多定律都是在理想情况下得出来的,所以在教学中建立物理模型就非常必要。
在高中阶段所要建立的物理模型非常多,有的模型是在讲解物理概念是建立的,这些模型大都是理想模型,还有在解题过程中建立的解题模型。在这里我重点论述一下讲解概念时建立的理想化物理模型的作用。
本人在一所普通的农村中学从事物理教学,到这就读的学生初中物理基础不好,再加上大多数学生都来自附近的农村初中,他们所接触的外界信息非常少,知识面也非常的窄。进入高中接触到高中物理很多同学都不适应,这给我的物理教学带来了很大的困难。
一.在高中新课教学中,我们要接触到的物理模型有以下几种:
理想模型可分为对象模型、条件模型和过程模型。
(1)对象模型:
用来代替研究对象实体的理想化模型,如质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想变压器、点光源、光线、薄透镜以及关于原子结构的卢瑟福模型、玻尔模型等都属于对象模型。是对实物的一种理想简化。
(2)条件模型:
把研究对象所处的外部条件理想化建立的模型叫做条件模型。如光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质、匀强电场和匀强磁场都属于条件模型。是对相关环境的一种理想简化。
(3)过程模型:
实际的物理过程都是诸多因素作用的结果,忽略次要因素的作用,只考虑主要因素引起的变化过程叫做过程模型。是对干扰因素的一种简化。例如:在空气中自由下落的物体,在高度不大时,空气的作用忽略不计时,可抽象为自由落体运动;另外匀速直线运动、匀变速直线运动、抛体运动、匀速圆周运动、简谐振动、弹性碰撞、稳恒电流都属于过程模型。
以上就是我们高中阶段在教学过程中会遇到的理想化模型,在教学中对这些物理模型的教学就关系到一个学生能不能学好高中物理,能不能入门。
在高中物理概念教学过程中教材中为什么要引入这么多理想化模型呢?
二.建立物理模型的重要性和必要性
物理现象或物理过程一般都十分复杂,涉及因素众多.对实际问题进行科学抽象化处理,抓住其主要因素,忽略其次要因素,得出一种能反映原物体本质特征的理想物质、过程或假设结构,此种理想物质、过程或假设结构就称之为物理模型.在高中阶段,学生所学的每一个物理概念的建立都与一定的物理模型相联系.解决每一个物理问题的过程都是选用物理模型、使用模型方法的过程,特别是在研究实际问题时,学生不仅要透过物理现象、排除次要因素的干扰、抽出反映事物本质的特征、建立合理的物理模型,对问题进行简化和理想化处理,而且要对物理问题进行模型的识别和再现.可见能建立正确合理的模型,能透过现象识别、发现模型是解决物理问题的关键所在.而学生的物理建模能力的高低在很大程度上也就决定着学生物理学习成绩的好坏.所以建模教学是高中教学中不容忽视的一个环节。
三.在实际教学中如何利用物理模型
在实际教学中发现很多学生最先感觉到物理难学的是物理概念不能理解,在与学生交流中发现难到他们的是物理模型,在前面介绍过物理中有很多概念都是在理想模型的条件下得出的。而在我们平常的教学中往往只是注重对物理概念的讲解,对物理模型只是提一下。例如:在新教材的运动学教学,第一节讲运动学的概念就引入了质点这个理想化模型,刚接触高中物理的同学不明白,高中物理为什么要去讲一个根本就不存在的东西。这时老师就要去解释质点虽然不存在,但在高中物理中引入质点这个物理模型很有实际意义,因为物体有很多不同的物体有不同的形状,而物体的形状和大小在很多时候对我们所研究的问题没有任何意义。为了我们研究的方便就把形状和大小忽略使描述更简单,但在物理中质量是物体的一个重要的属性不能忽略所以我们就引入了质点这个模型,这样做的目的就是让我们以后的描述更简单,并且在以后的教学中我们还会遇到其它的理想化模型,这样学生就会明白物理模型的作用,试着去接受。
四.物理模型在实际教学中的作用
利用"物理模型"培养正确的思维方法,从而培养创新能力正确的思维方法对概念的理解,从而对所学的知识有所理解和提高起到非常重要的作用。是提高思维能力的基础,良好的思维能力是创新能力的保证,只有对物理概念准确的理解,并且在理解的基础上加以发散,才能对物理概念准确的把握,才能对物理定理和规律准确的理解。但是由于年龄的关系,中学生一般只注意物理模型的定义,并不能把物理模型引出的概念很好的结合起来,把物理概念按照自己的思维方式总结出来。理解物理概念的首要任务是"物理模型"的建立,也是一种严密的正确的思维方法,其思维过程非常明显,分析好每一个"物理模型"的建立思维很重要.
(一)、培养学生的理解物理模型的意识
在教学过程中,教师要引导学生树立物理解理模型的意识,让学生逐步认识到华丽包装物理概念后就是赤裸裸的常见的物理模型,理解概念时要剥离出概念建立的基础,联系现实的物体,对现实物体进行理想化,也就是说要有把问题转化成为物理模型来研究的意识和习惯。例如关于摩擦力有无的判断这个常见问题:两个物体接触,它们之间滑动摩擦力(静摩擦力)到底有没有,那我们就要看题目给的条件,如果接触面是光滑的,无论有没有相对运动或相对运动的趋势,都没有摩擦力。很多学生迷惑在这些概念题中不能自拔。但如果能正确摩擦力产生的条件,这些问题便极易解决了。
(二)、及时对已学过的物理模型归纳与总结
教师要善于为学生对已学物理模型进行归纳与总结,更要善于引导学生自己进行这项工作。例如我们在讲《磁场》这一节,必然要讲到匀强磁场的特点,匀强磁场的大小和方向变不变?实际上如果学生对关于匀强电场的相应物理模型很熟悉的话,再把这两个概念对比学习,找到它们共同点,找到它们的不同之处,这个问题会很容易被解决,总结知识,积累经验是必要且重要的!
(三)、合理利用好外界的有利因素,提高学生对物理模型理解的能力
随着信息技术与多媒体技术的飞速发展,教师利用多媒体课件上课已经成为一种常规的教学方式。事实说明,多媒体技术的应用在激发学生学习兴趣、增强教学的直观生动性、方便知识复习、习题练习等很多方面都发挥着巨大的作用,也给我们的物理模型教学带来了极大的帮助。我们用多媒体辅助教学可以更加直观生动地展现那些抽象的无法用手工教具展现的物理模型,从而加深学生的印象与理解。
在高中物理概念教学中,为了更好建立物理概念我们引入的物理模型很多,在学生刚接触物理模型时,教师要讲解由物理模型得到物理概念这个过程,找几个重点讲解,让学生熟悉这个过程,为后面的物理教学打下基础。
【参考文献】
[1]《浅谈高物理建模教学》.王红华.科技创新导报,2009.
[2]《激励教育---激发学生内在的学习潜能》.王义才.中学课程辅导.2013.
[3]《培养学生物理建模能力培养》.王忠艳.东北师范大学.2006
[4]《高中物理建模能力的培养》.王国鹏 等. 中学课程辅导.2013