如何培养中学生物理建模能力

《如何培养中学生物理建模能力》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、如何培养中学生物理建模能力摘要:在物理学的各种思维能力中，依据一定的物理模型规律来寻求解决问题的方案和办法，是一种重要的思维能力。本文首先阐述物理模型的概念及其功能，然后论述物理模型与物理教学的关系，接着讲解建立物理模型的一般流程，最后提出建立物理模型的几点策略。关键词：物理模型；建模；创新意识；创新能力；抽象思维能力一、物理模型的概念及其功能物理学所分析、研究的实际问题往往很复杂，有众多的因素，为了便于着手分析与研究，物理学往往采用一种“简化”的方法，对实际问题进行科学抽象化处理，保留主要因素，略去次要因

2、素，得出一种能反映原物本质特性的理想物质（过程）或假想结构，此种理想物质（过程）或假想结构就称之为物理模型。物理模型是人们在生活、生产和试验中，为了探寻物体运动和变化的奥秘，运用物理学特有的思维方式和实验手段，不断提炼、抽象、概括、总结出的理论模型，它是联结物理理论和物理世界之间的中间环节。正如钱学森先生所说：“模型就是通过我们对问题现象的分析，利用我们考究得来的机理，吸收一切主要因素，略去次要因素所创造出来的一幅图画，是形象化了的自然现象。”因此，物理模型是人们通过科学思维对物理世界中的原物的抽象描述；是

3、按照物理科学研究的特定目的，用物质形式或思维形式对原型客体本质的再现。人们建立和研究物理模型的功能主要在于：一是可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差，从中较为方便地得出物体运动的基本规律；二是可以对模型讨论的结果稍加修正，即可用于对实际事物的分析和研究；三是有助于对客观物理世界的真实认识，达到认识世界，改造世界，为人类服务之目的。二、物理模型与物理教学的关系（一）物理模型是教师传播知识与学生获取知识的关节点物理教材中无论哪一部分的内容都是以物理模型为基础向学生传达物理知识的。物理模型是物理知识的载体

4、，通过对其进行分析与讲解，是教师在课堂上向学生传播物理知识常用的一种方法，同时也是学生获取物理知识的关节点。只要把握住了这一关节点，那么教师与学生双方都容易达到各自的目的。（二）物理模型能促使教学过程的软化物理教材中有许多物理知识比较抽象难懂，往往不易被学生理解和接受，学生常常感觉到物理问题太复杂，学习起来太困难。但通过采用模型方法来实施教学，突出物理问题的主干，略去次要因素，帮助学生建立起清晰的物理图像，达到疏通思想渠道，使物理问题由难化易，由繁化简，起到软化教学过程的作用。如对平抛物体运动规律分析时，应

5、让学生建立起两种物理模型：竖直方向上的自由落体运动；水平方向上的匀速直线运动。通过对复杂的平抛运动过程进行模型分解处理，从而使学生容易理解和掌握规律，起到了降低教学难度的作用。（三）物理模型能促进学生能力的提高培养学生的能力是物理教学的一个重要目的之一，物理模型教学能促进这一目的的达到。每一个物理过程的处理，物理模型的建立，都离不开对物理问题的分析。教学中，通过对物理模型的设计思想及分析研究思路的教学，能培养学生对较复杂物理问题进行具体分析，区分主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，正确运用科学抽象思维的

6、方法去处理实际物理问题的能力，有助于学生掌握物理学的研究方法，提高思维品质。三、物理建模的一般思维流程物理模型不是凭空产生的，它是思维的产物。物理建模的过程实质上是一种创造性的脑力劳动过程，其一般思维流程我们可以概括为图3所示。物理客体模型准备认知结构模型建立实验论证问题解决（一）从“物理客体”到“模型准备”阶段这一阶段相当重要，需要研究者对物理客体进行具体、周密的分析，确定所要研究的目标，也就是从物理实际中提出为达到目标所要解决的问题。然后找出基于所要研究目标的主要信息、因素，舍弃次要信息、因素，从而为模

7、型建立作下铺垫，做好准备工作。（二）从“模型准备”到“认知结构”阶段这里的“认知结构”是指研究者已有的认知前提（当然包括研究这一问题时需要及时收集的大量有关信息）。根据认知心理学的信息加工理论，当“模型准备”完成信息筛选之后，这些信息随即送到大脑中的“认知结构领域”中，然后通过“匹配”寻找结合点，进行信息整合加工处理。（三）模型建立及问题解决阶段这一阶段是在深刻挖掘出所有信息的基础上，通过思维的高度升华而构建出解决问题的模型，并以此加以推理从而使问题得到解决。（四）实验论证阶段这是检验物理模型可靠程度的阶段

8、。任何一种模型及由其得出的理论仅仅是对实际问题的近似，因此，模型的建立必须更能体现出其物理实质，这样方可称得上一种创新工作。物理规律的建立离不开物理建模的方法，而随着科学的发展，物理模型也将随之发展，因此可以说，整部物理学的发展史实际上就是物理模型不断产生与发展的历史。四、培养学生物理建模能力的基本策略所谓构建模型就是将我们研究的物理对象或物理过程通过抽象化、思想化、简化和类比等方法形成物理模型，简称建模。建模的