中师物理教学中如何培养学生建模能力

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1、中师物理教学中如何培养学生建模能力物理模型是人们为了研究物理问题的方便和探讨事物的本质，通过对各种事实和现象的分析、综合、比较、分类等思维过程，利用科学的抽象和概括的方法建立起来的理想化模型。建模既是一种思维过程，也是一种思维方法，其实质就是将隐藏在复杂的物理情景中的研究对象或物理过程进行简化、抽象、类比、提炼。从物理学研究的角度看，“建模”是一种重要的科学的思维方法，通过“建模”对物理现象及本质进行探索，达到认识自然的目的。中师物理中的理想化模型按对象分为：质点、轻绳、轻杆、轻弹簧、同步卫星、单摆、弹簧振子

2、、理想气体、点电荷、电场线、等势面、磁感线、变压器、原子模型、光线等；按物体运动形式或物理过程可分为：匀速直线运动、匀变速运动（自由落体、竖直上抛、平抛）、匀速圆周运动、简谐振动、弹性碰撞、完全非弹性碰撞等；按典型物理问题可分为子弹打木块、机车启动（恒定功率或加速度启动）、追赶等模型。中师物理教学中建模可激发学生兴趣，体验探求规律的过程,培养学生的创新意识，丰富科学素养。那么,怎样培养学生的物理建模能力呢?　　一、重视物理学史的教育意义，培养学生的建模能力　　早在20世纪30年代著名的物理学家朗之万就指出:“

3、在科学教学中，加入历史的观点是有百利而无一弊的。而在新课程改革的今天如何更好的实现三维目标物理学史就是一个很好的载体。通过物理学史教育不但能更好地进行情感态度与价值观的教育，也让学生置身其中，体会前人构建物理模型的过程与方法。例如：伽里略让小球从弯曲的斜槽上自由下落，当斜槽充分光滑时，小球可沿另端斜槽上升到初始高度，如果另端斜槽末端越接近水平，小球为达到初始高度,将运动很远。如果末端完全水平，小球将一直运动下去，永不停止。正因为伽里略构建了光滑这一理想化的模型，才有惯性定律的重大发现。法拉第在1852年，对带

4、电体、磁体周围空间存在的物质，设想出电场线、磁场线一类力线的模型，并用铁粉显示了磁棒周围的磁力线分布形状，从而建立了场的概念，对当前的传统观念是一个重大的突破。1905年爱因斯坦受普朗克量子假设的启发，大胆地建立了光子模型，并提出著名的爱因斯坦光电效应方程，圆满地解释了光电效应现象。卢瑟福以特有的洞察力和直觉，抓住α粒子轰击金箔有大角度偏转这一反常现象，从原子内存在强电场的思想出发，于1911年构思出原子的核式结构模型。中师物理教材中有很多相关的阅读材料，教师应该充分的发挥其教育教学意义，提高学生的物理“建模

5、”能力，告诉学生物理学家对这类问题的处理方法，对学生的学习往往能够起到“正迁移”的作用。　　二、通过实验，培养学生的建模能力　　演示实验不能可有可无，它是培养学生创新能力的一个重要方面，是培养学生实验能力的先导。教师在演示过程中要讲明实验目的、原理、方法、使用器材、设计思想，分析可能出现的问题；用严谨的科学作风与熟练操作技能给学生作出示范，使之对学生产生潜移默化的影响。更重要的是培养学生的观察能力和思维能力，从而促进学生建模能力的提高。例如：在进行“自由落体”教学时，可用实验活动引导学生进入未知世界进行探索。

6、实验1（演示）：让金属块和一张展开的纸从同一高度，同时下落。让学生观察现象，暗示学生：你看到什么？你获得什么信息？由此得出“重物比轻物落得快”的结论。教师强调指出这个结论与某些生活经验相符。实验2（演示）：让金属块和团紧的纸团从同一高度同时释放。让学生观察现象，暗示学生：你看到什么？你获得什么信息？从而得出结论：同时落地。这两个实验，激发了学生的好奇心。这时教师引导学生从受力分析入手，使他们很快想到物体下落快慢的原因是由于空气阻力的缘故，但心里并没有对这一现象给予确认，此时还需及时进行实验调控。实验3（演示）

7、：抽去“钱羽管”中的空气，观察无空气阻力时物重不同的物体下落情况。“钱币”和“羽毛”同时下落，这时学生才深信：物体下落的快慢不是由物重决定的。这个实验现象和生活经验相违，此时学生的情绪反映强烈，思维活动被引到了高峰。这样，通过演示实验促使学生在观察中和观察后进行深入细致的思维活动，引导学生的思维向深度和广度发展。经过分析、比较和抽象，找出事物的本质属性，理解自由落体模型的实质，这正是培养学生思维能力好时机。　　三、通过情景再现，构造物理模型　　“情境”教学是建构主义当然也是物理教学中特别提倡的，让学生在情境中

8、学，能给枯燥的学习生活带来活力，尤其是从学生喜闻乐见的生活实际出发，以图画、情境、过程展现出来，使学生亲身体验物理就在生活当中，物理就在我们身边，给学生提供充分动手操作，自主探索和交流的机会，让学生主动研究充满物理规律的实际问题，思维能力，情感态度等方面都得到进步。平常所说解题时应“明确物理过程、在头脑中建立一幅清晰的物理图景”，其实指的就是要正确地还原和构建物理模型。解决物理问题的一般方法可归纳为