优化模型教学促进思维发展

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1、优化模型教学促进思维发展摘要：作者从优化科学模型教学入手，在教学中对科学的概念性知识进行模型优化设计，把科学模型教学表象化、形象化、系统化和现实化，增加学生科学形象思维和空间思维的知识储备，让学生在具体、形象、感性经验的基础上进行理解、判断和推理，理解概念性知识，促进学生形象思维、抽象逻辑思维、发散性思维、创造性思维等的多元化发展，有效地提高课堂教学效果与水平，促进学生科学素养的提高。关键词：优化模型教学思维发展在科学研究中，对客观对象进行观察并对所获得的科学事实进行初步的概括之后，常常要利用想象、

2、抽象、类比等方法，建立一个适当的模型来反映和代替客观对象，并通过研究这个模型来揭示客观对象的形态、特征和本质。这就是模型方法。科学是一门综合学科，包括物理、化学、生物以及自然地理等分科科学课程。内容涉及到小至肉眼难以观察的微粒运动及变化，大至无法直接观察到的宇宙星球形状及运动等。这些自然现象之间存在复杂的相互联系，既有规律性，又有偶然性。现行九年制义务教育中初中科学中有很多的事在现实中很难直接观察到，有些科学概念知识很难理解透彻，初中阶段又是中学生多元思维发展的黄金时期。为了学生在学习中理解科学概念

3、知识，尽可能的简化知识难度，建立合理科学模型代替原型，把复杂隐含的问题化繁为简、化难为易，使学生更好掌握理解科学知识，促使学生多种思维协调发展，解题能力的提高起到事半功倍的效果，从而也丰富了科学教学。一、从表象或现象出发，优化科学模型设计，促学生形象思维的提高回顾自然科学的发展史可以发现，许多新实验的构思、新观念的提出、新理论的形成都是形象思维的结果。形象思维是凭借事物的形象或表象所进行的思维。思维的任务和分析综合的思维过程是形象或表象进行的。例如牛顿发现万有引力定律是典型事例之一。牛顿常常在假期里

4、来到母亲的家中，在花园里小坐片刻。有一次，象以往屡次发生的那样，一个苹果从树上掉了下来。它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢？牛顿思索着。终于，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。他认为太阳吸引行星，行星吸引行星，以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力，并用微积分证明了开普勒定律中太阳对行星的作用力是吸引力。爱因斯坦创立的广义相对论，法拉第用磁力线描述磁场等都是富有创造的形象思维的结晶。这些研究成果，极大程度是建立在合

5、理的科学模型基础上得到的。在科学课堂上，进行合理的科学模型教学，增加学生必要的科学表象的贮备，促使形象思维的发展，对抽象的科学知识能建立起理解的模式。在概念和规律教学中，需要对原始的、各种各样的感性材料、科学形象进行加工、改造、重组，通过分析、对比、归纳、想像等一系列思维操作，概括形成反映事物本质特征的。例如在学习牛顿第一定律时：4先师生共同进行实验让学生获取感性材料：然后在以上实验基础上让学生进行归纳并构建出绝对光滑的实验模型：科学模型的建立，对初中学生形象思维能力的提高有一定的促进作用，使他们的

6、思考更加具有“活”性，无形激发他们对科学研究的热爱。二、构建形象化概念知识模型，促学生抽象逻辑思维的发展科学知识概念是客观事物的本质在人脑中的反映，客观事物的本质属性是抽象的、理性的。无论科学家科学研究、探索发现科学规律，还是学生理解、掌握科学的概念和原理以及日常生活中人们分析、解决问题等，都离不开抽象逻辑思维。初中一些学科中的公式、定理、法则的推导、证明与判断等，都需要抽象逻辑思维。初中学生的抽象逻辑思维已在小学高年级得到了迅速发展，到中学这种思维已开始占主导地位。抽象逻辑思维是以概念、判断、推理

7、的形式达到对事物的本质特性和内在联系认识的思维。但他们的逻辑思维发展还是“经验型”的，在思考过程中具体形象成分仍然起主要作用。进行抽象逻辑思维的时候，常常还需要具体、形象、感性经验的支持，不然会出现理解、判断、推理的困难。要想使抽象事物在人脑中有深刻的反映，必须将它与人脑中已有的事物联系起来，在课堂上建立合理的科学模型，使之形象化、具体化，才能促使抽象逻辑思维的健康发展。例如：在上《化学反应与质量守恒》一课：，实验：铁与硫酸铜溶液反应（Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu）中间处理：用托盘天平分别称量

8、反应前后反应物和生成物的质量结果：反应前后的反应物的质量之和与生成物的质量之和相等。（质量守恒定律）然后在以上实验基础上，引导学生从微观的角度推理出实验反应模型。给予解释质量守恒的原因：化学反应的实质就是物质中的原子重新组合，因此反应前后原子的种类和个数保持不变，故反应前后反应物和生成物的质量之和相等。从符号到符号，概念到概念，抽象思维得到形象有力“支持”。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，科学模型大都是以理想化模型为对象建立起来的。而建立概念模型则是一种有效的思