重塑物理建模教学 在探究中自主学习

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1、重塑物理建模教学在探究中自主学习　　1物理教学中建模教学的重要性和必要性　　所谓物理模型，是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本身而对研究对象所作的一种简化而准确的描述，是以观察和实验为基础，采用理想化的办法所创造的，能再现事物本质和内在特性的一种简化模型.　　在高中物理学习中，学生所学的每一个物理概念和物理规律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抽象物理模型、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

2、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是解决物理问题的关键所在，所以建模教学是高中教学中不容忽视的一个环节.　　在实际教学中，笔者却发现高中生抽象思维能力较弱，在物理建模方面存在如下问题：建立物理模型的方法主要依靠直觉判断来建立模型，缺乏合理的想象和严密的逻辑思维来进行推理、猜想和判断可能的模型；同时学生不善于应用模型解决实际问题，易受表面现象干扰，思维焦点集中在问题的表层现象，不善于透过现象看本质.针对以上问题，笔者认为在高中物理教学与研究中，我们应该充分重视学生建立物理模型的过程及学生应用模型解决问题

3、的能力.　　2物理建模教学的设计7　　2.1物理建模教学的几个环节　　关于物理建模教学的环节，不同的学者提出不同的观点.物理建模教学应该通过创设情境帮助学生建构模型，并引导学生不断修正自己模型的过程，大致分为如下三个阶段：　　（1）建立模型阶段：通过创设情境，调动学生前概念，引导学生通过自主学习暴露心智模型，选取恰当的表征方式，将讨论后形成的心智模型表征出来.　　（2）验证、评估、修正模型阶段：通过分析问题情景收集证据，验证模型.运用模型解释或预测问题，评估模型的解释能力，根据需要修正模型的表征形式、准确性.　　（3）应用模型阶段：在新

4、情景中应用模型解释或预测新的问题.　　需要说明的是，建模的过程并非线性的推进过程，可能需要多次循环，甚至回到起点重新开始，需要教师在设计时根据教学具体内容灵活调整各阶段.　　2.2物理建模教学设计例析　　下面以高一物理《功能关系――系统机械能变化的量度问题》的教学设计为例，说明物理建模教学的设计方法.　　2.2.1创设情境，暴露心智模型和表征模型　　通过学生回顾机械能章节的知识――各种力做功和多种能量，回答功与能有何关系，并让学生举例说明功是能量的变化的量度的理解.　　学生甲：物体重力势能的改变量由重力做功来量度：ΔEpG=-WG.　　

5、学生乙：物体动能的变化量由外力做的总功来量度：Δ7Ek=W总，这就是动能定理.　　学生丙：弹性势能的变化量由弹力做功来量度：　　ΔEPf=-Wf.　　从知识体系的完整性，学生自己提出本章需要继续研究的问题：一个系统机械能的变化量又应该由什么功量度呢？机械能发生变化时，能量是如何转化的？　　提出本节课探究问题后，调动学生运用前概念，即碎片化的事实或经验，物体在摩擦力作用下减速或在拉力作用下加速，说出具体的个例机械能变化由摩擦力做功或拉力做功量度.然后进行映射，将事实经验和问题建立简单联系，提出猜想来关联，建立事实经验和规律间的定性联系.系

6、统只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，系统机械能变化可能是除了这两个力之外的其它力来量度.最后让学生理论推导来证实自己猜想形成概念、规律，建立定量关系.　　学生活动时，可能从机械能的定义推导动能变化，势能变化，相加得到机械能变化.机械能可能有具体物理情境，只想到重力势能和动能，教师要指出这是一个物体系统的机械能，还有物体和弹簧系统呢？　　ΔE机=ΔEk+ΔEpG+ΔEp弹=W总-WG-W弹=W其.　　结论：系统机械能的变化量等于除重力和弹簧弹力外的其它力做的总功：　　2.2.2验证模型和评估模型阶段7　　通过三个小演示实验，让学生通

7、过事实经验、对比前面学习和演示过的实验现象，容易得到机械能变化量度的功，定性验证得到理论模型适用在一个物体系统或一个物体和弹簧系统.　　演示实验1：用轻细绳悬挂的小球被拉离竖直位置由静止释放，学生在这章学习时观察过，小球在拉力和重力作用下摆动一两次，小球的最高点与释放点等高，如图1甲所示.只有重力做功，系统机械能守恒.在本节课演示时，让黑板往外略微倾斜一点，让学生注意观察，小球摆动的高度却越来越低，小球机械能减少，如图1乙所示.学生很容易在观察时听到黑板对小球摩擦发出的声音，显而易见分析得到机械能的变化由摩擦阻力做的功量度.验证除重力做

8、功外，其它力是摩擦阻力做功量度.　　演示实验2：物体静止在水平桌面上，现要使物体的机械能增加，我们可以怎样做？机械能增加由什么力做功来量度？　　学生：法1：用一个拉力将物体提起来，除重力做功外，外力――拉力