物理模型物理教學論文范文第1篇
1.豐富物理教學課堂 ,降低學生學習難度
高中物理是一門難度較大的學科, 無論對學生還是對教師來講都是如此。高中階段的物理知識較為復雜,且教學實際案例繁多,往往會出現教師“一點就通”,學生“一做就死”的現象。傳統教學模式下,教師一般采用題海戰術,試圖加深學生對物理知識的理解,提高學生解決問題的能力,但是在傳統教學模式下培養出來的學生,創造性思維較差,很難面對稍有變化的世界。物理模型能夠解決傳統教學模式中存在的一些問題, 但是要想構建物理模型, 教師必須在授課前認真研讀文本,在學生之前學習知識,且在收獲知識的過程中尋求發展。實踐教學證明,物理模型能夠豐富教學課堂,調動學生參與的積極性,降低學生的學習難度,幫助學生樹立學習物理知識的自信心,同時使教師的教學素養和能力得到提高。換言之,物理模型的學習促進了學生與教師的共同進步,而學生的進步給予了教師更大的發展空間。
2.提高教師教學素養 ,使學生全身心投入學習
在講述物理科學家時,學生會驚訝、會佩服,學生驚訝于科學家能夠為了研究某一問題廢寢忘食, 為了研究某一問題而幾十年如一如;學生佩服科學家不畏困難的精神、艱苦奮斗的品質、學富五車的才華。當代的一線教師不能夠讓學生僅限于驚訝和佩服中,因為科學家對學生來講太遙遠了。教師在日常生活中要不斷提高自身素養,使學生佩服教師的才華,佩服教師的能力,佩服教師的品質。教師是學生學習的榜樣,學生對教師產生佩服的情感,能夠調動學生學習的積極情緒。高中物理教材中有很多物理史實的問題, 且每個問題都能夠體現出物理模型在生活中的意義。比如,之前沒有時間記錄器,只有簡單的長度測量工具, 研究者在研究勻速直線運動規律時具有很大難度,因而研究者需要自己設計工具記錄時間。雖然沒有具體的數據,但是可以用相同和不同的時間進行研究,測量工具簡陋可以想其他方法,減少測量所得數據的誤差。上述事例告訴我們,我們要迎難而上,沒有條件,我們要自己創造條件,充分發揮自己的想象力和創造力,從而解決問題。通過物理模型,能夠提高教師自身的教學素養,使學生對教師產生佩服的情感,從而使學生全身心投入到物理知識的學習中,促使學生的學習效率得到提高。換言之,物理模型是教師發展自身的素材。
3.便于教師進行研究 ,提高課堂教學效率
單純按照教材施教,已經不能夠滿足學生的需求,甚至會抑制學生學習的積極性,不利于提高物理課堂教學質量。在日常教學中,教師要避免“單一教學方式、單調教學內容”的情況出現,它不能夠吸引學生的眼球,使學生主動地投入到學習中。當代教師要不斷研究,抓住物理理論的精華所在,開展教學活動,從而不斷提高課堂教學效率。對于問題的變化,不要漫無目的地研究,而是要有一定的理論依據,要有一定的方法,要有最終的辨別標準。物理模型可以為教師提供研究之道,為教師開展研究活動提供方便,促使課堂教學效率得到提高。
研究問題時,教師要根據具體的研究問題,采用不同的研究方法。對于不同知識,原來模型的抽象都有方法,教師可以根據前人的研究方法,找到適合自己的研究方法。研究顯示生活中沒有辦法避免的因素,在研究過程中,可以將該因素的影響降到最低,然后觀察最后的結果,再經過理想化,得出最終的結果。這種方法就是我們平日說的理想化模型。物理模型可以為教師提供研究方便, 增強教師的研究興趣,提高教師的研究能力,因為教師的工作是用教材,不再是單純的教學,且單純地按照教材施教,并不能夠滿足當今社會對于教育的需求。
物理模型物理教學論文范文第2篇
在高中階段的物理學習中，高中學生，特別是高中一年級的新生，反映比較普遍的問題就是：高中物理難學，課堂上教師講的內容，基本能聽懂，但在處理一些物理問題時，感到很茫然，覺得無從下手。究其原因，大多數學生在處理物理問題時，首先是不能建立起相應的物理情景，當然也就談不上相應的物理模型的建立，最終導致物理問題不能處理或是處理不當。學生在學習中遇到的許多問題，都與對問題的物理情景建立、理解有關，很多困難“難”就難在對物理情景不清楚，因此無法運用物理模型或物理規律解決問題。對教學中的物理概念、物理規律理解不清楚，也與教師沒有設立合適的物理情景進行教學有關?？梢哉f，學生學習物理的第一步就是建立物理情景。物理問題都是通過某種物理情景呈現的，這與物理學的研究對象是一些有形客體或理想模型密不可分的，從因果關系看“景”是通過“物”呈現出來，作用于人的感官才能“觸景生情”。
建立物理情景是建立物理模型的基礎，是建立物理模型的一個重要步驟，是不可或缺的。在建立物理情景的過程中，要引導學生從物理問題中獲取建立物理情景的重要信息，再對這些信息進行必要的加工整理、去偽存真的同時，引導學生積極思考問題，讓學生在積極的思考中體驗自己的思維經歷，并在自己的腦海中留下這種思維經歷的烙印。建立物理情景實際上就是將物理問題恢復還原為一個物理過程，一個物理過程可以是一個單一的物理過程，也可以是一個物理過程中包含有幾個小的物理過程。在把握一個物理過程所提供的各種信息的同時，也要把握各個小的物理過程之間的相互聯系和相互制約，大多數情況下這種相互聯系和相互制約的連接點，就是解決物理問題的切入點。在一個物理過程中，把握住了物理問題中提供的各種信息，以及這些信息之間的相互聯系和相互制約的關系，就等于把握住了建立物理模型的要點，就等于為建立物理模型鋪平了道路。在建立物理情景的基礎上，過渡到物理模型的建立，是培養學生形成物理思維的一種有效的方法，也是培養學生用物理方法解決實際問題能力的一種現實的、有效的、可行的途徑。
物理模型（包括它的數學表達）是物理問題的高度抽象和概括，是認識主體對客觀實際能動反映的一種表現，是認識主體由實踐上升為理論的一個過程。物理模型不僅是典型的物理問題，也是對物理基礎知識的高度概括和總結。物理模型的首要特點就是它的典型性和代表性。物理模型是從一類物理問題中，突出問題的主要屬性，抓住問題的主要本質，去除干擾和次要因素，即抓住事物的主要矛盾，而忽略其次要矛盾。例如，質點的剛體模型。物理模型是集基礎知識與基本規律于一體，具有代表性的物理規律的集中體現。物理模型不只是物理知識的結晶，同時也是物理思維的結晶，更是處理物理問題的一種方法，掌握好物理模型的建立，除了加深對物理概念的理解之外，還可以從物理模型的建立，理解物理知識深刻的內涵及外延，體會將物理知識用于解決實際問題的思路和邏輯方法。
物理模型不僅能簡明扼要地揭示物理規律，還可以體現出物理模型和物理規律在表現形式上的完美與和諧。例如，動量定理和動能定理，前者表現了力在時間上的累積效應，后者表現了力在空間上的累積效應。力的作用效果在時間和空間上的表現是那樣的完美與統一；在形式上的表現是那樣的對稱與和諧。從這種形式中可以體會到物理學美麗的風景，體會它在形式上的完美。物理模型是知識與思維的產物，是物理知識與能力的完美結合，體現物理模型的和諧美，體現科學思維與人文精神相互作用的偉大結果。
物理情景與物理模型的建立，可以使抽象的物理知識更貼近于現實實際生活，更貼近學生的生活經驗。使學生學習物理知識能有親切感和現實感，同時豐富物理課程的形式，特別是在新教材引入研究性學習、探索性活動的情況下，如何讓學生在較少的課時內，掌握更豐富的物理知識，物理模型的教學不失為一種有效方法。抓住物理情景與物理模型的建立，將最基礎、最典型的物理模型、物理問題介紹給學生，并通過建立物理情景和物理模型，將研究方法和處理物理問題的方法展示給學生，引導學生積極思考，感悟物理情景與物理模型的建立在處理物理問題時所發揮的積極、有效的作用。
物理模型來源于實踐，從實踐中形成理論，又反作用于實踐。物理模型作為物理基本知識單元，是掌握基本物理知識的基礎，也是形成物理綜合問題的基礎。創新學習，從某種意義上講，就是打破原有的知識結構，對原有知識結構進行重新組合，重組的過程就是知識遷移的過程。在學習過程中不斷發現原有物理模型的缺陷，于是在打破原有知識結構的過程中，建立新的物理模型。
總之，從物理情景的建立到物理模型的建立，是學會從實際問題中提煉物理模型的過程，是解決和處理物理問題的常用的、行之有效的方法之一，其在物理教學中所處的地位，可見一斑。
物理模型物理教學論文范文第3篇
一、觀念與實踐更新
現代遠程開放教育實現了由封閉教育向開放教育和以教師為中心向以學生為中心的轉變。那么教學理念的轉變是傳統教學模式向新的教學模式轉型的必然。因為教學過程的參加者是教師、學生, 他們是教學模式轉型的執行者, 在這一過程中, 如果教師、學生的教學理念不適應新的教學模式, 教師將很難承擔和完成新的教學任務;學生也很難通過自主學習完成學習任務, 提高學業成績。
教師首先應通過角色上、教學方式上、工作內容上、知識結構上的轉變, 實現教學理念上的更新。在角色轉變上, 教師應從“傳道、授業、解惑”者轉向學習知識的引路人。從“教”學生, 轉變為“導”學生:
(1) 引導幫助學生建立適當的學習目標, 并確認和選擇達到目標的最佳途徑。
(2) 指導學生形成良好的學習習慣, 掌握學習策略, 提高認知能力。
(3) 創造豐富的教學環境, 激發學生的學習興趣, 充分調動學生學習的積極性。
二、教學內容與教學形式相融
傳統的物理教學在內容上僅限于文字教材。例如《大學物理》的教學, 教師用一學期72學時的面授輔導完成教材本身的教學內容, 以應付考試過關的需要。教學過程中既無法考慮學生物理程度的差異, 因材施教, 也無法按照學生的需要適當增加有關知識的學習內容和提高動手能力的實踐內容。這勢必讓物理教學只是流于形式, 使學生的物理知識與動手能力得不到真正的提高?，F代遠程開放教育全新的教學形式則為物理教學內容的豐富化提供了有利條件。
首先, 多媒體技術特別是計算機網絡的使用為物理教學內容的擴展提供了廣闊的空間。物理教師可以根據教學要求和學生的需求將各種理論知識和材料以文字、圖片、圖表或聲像并茂的課件等形式輸入計算機, 供學生自主選擇使用。
其次, 以自主的個別化學習為突出特點的教學模式, 使學生可以根據自己的實際的物理水平、興趣、愛好, 以及自身的薄弱環節等情況自由選擇不同程度、不同內容、不同類型的學習內容。這樣可以使學生對物理教學所要求的理論知識和實踐動手能力都得到不同程度的提高。
三、教學方法與教學效果同步
遠程開放教育的教學模式使教師和學生呈現“準分離”狀態, 但卻不應是絕對的分離。就物理教學的實際情況看, 絕大多數學生永久性脫離教師完全進行自學還存在一定困難。為此, 應按照一切從實際出發, 實事求是的原則, 在教學方法的改革上要分兩步走:一是教師利用多媒體投影, 分階段組織學生在多媒體教室進行指導性學習。
物理模型物理教學論文范文第4篇
1 物理模型的分類
物理模型的類型有多種,一般可以分為:(1)理想化的物體模型:如質點、單擺、彈簧振子、理想氣體、點電荷、理想變壓器、點光源、薄透鏡等,這些物理模型都是在物理原型的基礎上突出主要因素、忽略次要因素而形成的,這樣一來就能使物理問題的求解變得簡單容易。(2)理想化的過程模型:如力學中的勻速直線運動、平拋運動、彈性碰撞、簡諧運動,熱學中的氣體等溫(壓)變化,電磁學中的恒定電流、等幅振蕩等,它們都是一些實際過程的理想化處理,但是又能很好地與實際情況相似。通過認識簡單的過程,進而認識復雜的過程、求解復雜的問題。(3)理想化的條件模型:當研究帶電粒子在電場中運動時,因粒子所受的重力遠小于電場力,可以忽略重力的作用,使問題得到簡化;力學中的光滑平面、輕質桿,熱學中的絕熱容器,電學中的勻強電場、勻強磁場等,都是把物體所處的條件理想化。(4)科學假說模型:以一定的經驗材料和已知的事實為根據,以已有的科學理論和技術方法為指導,對未知的自然事物或現象所作出的推測性解釋。如玻爾根據氫原子光譜的規律提出的氫原子理論模型,愛因斯坦為了解釋光電效應規律提出的光量子假說等。(5)科學理論模型:如萬有引力定律、理想氣體狀態方程等物理規律,既能解釋過去且能預測將來,均屬于此模型。
2 物理模型的特征
首先,物理模型是科學性和假設性的統一。物理模型不僅反映了物理原型的直觀形象,反映了物理原型的主要特征,而且要以實驗事實和科學知識為依據,經過抽象與概括、分析與綜合、歸納與推理等一系列嚴密的邏輯論證,所以建立的物理模型雖然有假設的成分但是仍然具有一定的科學性。其次,物理模型是抽象性和形象性的統一。物理模型的建構過程是突出主要因素忽略次要因素,變復雜為簡單,完成由具體到抽象、由現象到本質的一個形象思維和抽象思維相結合的過程,物理模型是形象性與抽象性的統一體。另一方面,由于物理模型是抽象思維的結果,所以它還具有一定的假設性,它正確與否要接受來自實踐的檢驗。最后,物理模型是條件性和發展性的統一。物理模型只在一定的條件下、一定的場合中才能適用,它只是一種近似,因此一定要注意具體問題具體分析。物理模型是在不斷發展完善的,隨著人們對事物的本質的認識不斷深入,物理模型也相應地由初級向高級發展并不斷完善。
3 建構物理模型的方法
教學物理模型的意義和目的,不在于只讓學生熟悉某種模型的概念,更重要的是讓學生在掌握模型概念的基礎上,能夠應用模型去解決實際問題。實際問題一般都是出題者根據自己頭腦中的一個理想化物理模型,結合某些問題情境和物理條件而擬定出來的。解題過程是還原出題者物理模型的過程,也就是把實際問題模型化,把具體問題抽象成熟悉的典型物理間題的過程。學生在解題過程中遇到的最大思維障礙就是如何還原也就是建構物理模型。建構物理模型的方法通常有以下幾種:抽象與概括、理想與簡化、類比與同化、等效與替代、假設與推理等。
例1,跳水運動員從離開水面10m高的平臺上向上跳起,離開臺面時雙臂上舉身體直立,這時其身體重心位于從手到腳全部長度的中點,跳起后重心升高0.5m到達最高點,入水時身體豎直,手先入水(運動員在此過程中水平方向的運動忽略不計),運動員從離開跳臺到手接觸水面,能用于完成空中動作的時間是多少?
解答此題需要用理想與簡化的建模方法對運動員在空中的各種翻騰、轉身動作進行簡化,理想化處理成一個質點(理想物體模型)的運動。運動員在空中的運動時間由豎直運動決定,因此我們把問題提煉成質點做豎直上拋運動(理想過程模型)的復合物理模型。
例2,天空有近似等高的濃云層。為了測量云層的高度,在水平地面上與觀測者的距離為d=3.0km處進一次爆炸,觀測者聽到由空氣直接傳來的爆炸聲和由云層發射來的爆炸聲時間上相差△t=6.0s。試估計云層下表面的高度h。已知空氣中的聲速v=1/3km/s。
由于聲波的波長很長,運用類比的建模方法可視云層為平行于地面的平板———理想物體模型;云層反射來的爆炸聲是平板對聲波的反射過程,應當有反射角等于入射角———科學理論模型;據此問題可解。
4 物理模型教學的策略
4.1 在“雙基”教學中培養建模意識
可以說物理學的知識體系是由物理概念和物理規律編織而成的,很多物理概念和物理規律的本身就是物理模型,進行這些概念和規律的教學是培養學生建模意識的一個好時機。例如在進行單擺模型的教學時,先讓學生觀察如下一組對比實驗:(1)兩個質量不同,但擺長和振幅相同的單擺的振動。(2)兩個擺長相同,但振幅不同的單擺的振動。(3)兩個擺長不同的單擺的振動。觀察的結果令學生驚訝,原有的不正確想法:振幅大的周期長,擺球質量大的周期短會得到糾正,建立對單擺模型的初步認識。接著進行理論分析,經過分析使單擺模型的物理表象和物理本質統一起來。最后分析典型問題,使學生學會應用模型。
4.2 在習題教學時強化模型意識
在習題課上選擇有代表性的習題強化模型思想,強化學生從題目中攝取有用信息、快速建立物理模型的能力。同一個物理模型可以設計出很多的物理習題,在習題教學中教師應引導學生去做“一題多變”和“多題歸一”,把學生從“題海”中解放出來。當然,學生已建立的物理模型在特定的條件下其使用將會發生一定的變化,教師應引導學生將原有模型進行修正完善,避免亂用模型。
物理模型教學在物理教學中具有重要意義,它使學生在掌握物理模型的同時獲得了科學研究中常用的理想化模型法,有利于培養學生的抽象思維和邏輯思維能力,只要我們精心安排科學處理,一定能取得理想的教學效果。
摘要：準確說來物理模型可分為5種類型,但不同類型的物理模型有著共同的特征;教師在教學中傳授給學生建模的方法應當有一套自己的策略。
物理模型物理教學論文范文第5篇
第一、教育方法不當, 使教師與學生缺乏溝通和了解, 教師不能充分考慮學生的心理特點和興趣愛好, 教師對學生在課堂中表現的“不合拍”, 不和諧總是采取不適當的方法, 加以批評、訓斥或體罰, 以至傷害了學生的自尊心。
第二、課堂教學方法單一, 沒有新意, 激不起學生學習的動機和興趣, 這就極大地限制了學生個性發展的空間, 學生從小到大都是在“條條框框”中鍛煉。教師授課中對教學內容的處理不當, 使學生把每節課都當成“任務”來完成。
第三、學校不能為學生提供良好的運動環境和氛圍, 場地器材的陳舊和不衛生, 導致了學生不能主動、自覺地參與體育鍛煉, 有些條件差的學校, 場地塵土飛揚, 器材破爛不堪, 特別是運動場地數量和面積不能保證, 導致“實戰”的少“觀戰”的多。
第四、受不良心理因素和習慣的影響, 一些運動能力差和意志品質薄弱的學生, 他們往往把上體育課視為一種負擔, 怕臟怕累, 上課不是為了鍛煉身體或掌握技能, 而是為了體育課的成績等等。另外, 在學生的愿望得不到滿足時會對體育課產生厭倦情緒, 在從事他們不喜愛的項目教學中就會表現出很大的不耐煩和惰性。
第五、教師在課堂上表現出不能一視同仁的態度, 使教師和學生之間產生一定程度上的不和諧, 在學生體育成績評定中出現不公平、公正, 考核采用一個標準, 從而導致了素質好的學生可以不用練, 而素質差的學生恐怕練“一輩子”也難以合格, 教師在參與學生練習中也總愿意找素質好的學生, 這樣就嚴重挫傷了部分學生的積極性。
第六、個別教師責任心不強, 運動技術不過硬, 教學基本功不扎實, 對課堂上出現的偶發事件不能及時處理, 學生總拿老師和劉翔、姚明等優秀運動員相比, 對老師的期望值過高, 一些學生對老師的不信任, 導致不愿上課。
二、“我要練”的措施
第一、教師必須加強自身的道德修養和職業素質的提高, 更新理念, 提高教學能力和業務水平。樹立“三為”的育人思想, 即“一切為了學生, 為了一切學生, 為了學生一切”。只有這樣, 才能有利于體育教學目標的實現。
第二、為學生創造個性發展的空間, 使學習符合學生發展需要, 促進身體素質的發展和體育素質的提高。通過體育教學, 使學生置身于愉悅的身心狀態中, 認識自身的能力, 建立自信、發掘潛能和實現自我的意識。
第三、培養學生“自主練習”的意識和能力, 激發學生內在的學習興趣, 使學生的鍛煉自主性和主動性得到提高, 成為鍛煉的主人而不是奴隸。教師將自己由教學的主宰者轉變為學生的指導者、幫助者, 通過向學生闡明“自主練習”的目的、方法和手段, 提高學生對“自主練習”的認識和興趣, 使學生在自我追求中加大“要我練”轉化為“我要練”的力度。
第四、增加教師和學生之間的情感溝通?，F代教育理念認為學校不再僅僅是傳統教書的地方, 教師也不再是簡單地傳授知識, 而是全方位地指導學生學會學習, 學會做人, 學會做事, 學會生存, 傳統的體育教學中, 從講解示范——學生練習——幫助糾正錯誤——再練習開始, 教師純粹是學生的指揮者, 很少參與學生的練習、游戲和比賽之中, 教師不了解自己的學生, 不知他們的“饑渴”, 怎能達成“心心相印”, 成為朋友, 教師通過參與學生的練習、游戲, 和學生一起比賽, 將大大增加學生的鍛煉興趣和樂趣, 師生間建立了民主、平等、互尊、互敬的朋友關系。
第五、多鼓勵, 多表揚, 多關愛, 少批評, 少責備。體育教學由于其獨特的性質, 學生在身體練習中, 不免會出現不遵守紀律, 技術動作不正確的現象, 這時的教師態度決定了學生的練習心態, 鼓勵、表揚就會進一步調動學生的積極性, 激發動機。使之盡快改正, 這是學生學習的“催化劑”, 是提高教學效果的有效途徑。教師通過語言鼓勵、期望鼓勵, 行為鼓勵、評價鼓勵、關懷鼓勵等方式, 讓學生體驗到教師的耐心、愛心, 責任心, 學生就會真誠地服從。
第六、提高學生的運動技術水平。運動技術是學生對體育鍛煉產生興趣和“我要練”的前提和保證, 可以想象, 一個什么都不會的人, 是很難主動地參與體育鍛煉和體育比賽的。體育教學目標所列舉的參與目標, 就明確要求學生學會一、二項運動技術, 以保證學生終身接受體育的教育。因此, 教師不能忽略運動技術的教學, 使學生掌握一定的運動技術, 掌握進行體育鍛煉的本領, 學生有了一定或較高的運動技術, 自然會參與到體育鍛煉隊伍之中。
物理模型物理教學論文范文第6篇
物理模型是大量同類事物的高度抽象, 它忽略事物的次要因素,只考慮主要因素,突出事物最本質的特點[3]。高中物理教學涉及很多物理模型,對于學生來說,不僅要熟悉這些模型,更要將所學到的各種物理規律應用到這些模型中,只有熟練駕馭各種模型,才能順利解決問題。對于某個具體的物理模型,學生要從認識到接受,再到理解,最后到應用是一個循序漸進的過程,其間通常要花費較長時間,經歷很多練習,有時只有在遇到新問題時才會意識到自己對模型本質的理解不夠深入。在這種要求學生認識逐步深化,能力逐步提高的學習過程中,支架式教學應該發揮其優勢,幫助教師提高教學效率。下面就以圓周運動中常見的“球繩”、“球桿”模型為例,探討利用支架進行物理模型的教學。
一、課堂實例
支架1:展示過山車圖片 ,引導思考:過山車在最高點會不會掉下來?
以學生熟悉的、感興趣的情景作為引入, 讓學生對所研究對象有感性認識, 幫助其在腦中形成模型的基本輪廓, 激發學生對這一模型的學習興趣。
支架2:設過山車質量為m,在最高點時速度為v,軌道半徑為R,求其在最高點對軌道的壓力。
這是豎直平面內圓周運動的基本問題,學生之前已經學習過向心力,這里利用這一問題讓學生在復習的同時為下面臨界情況的討論做好鋪墊。
支架3: 思考以下問題:(1) 如何減小過山車對軌道的壓力? (2)當壓力減小到0后,再減小速度,過山車會怎么樣? (3)物體在這種豎直圓周軌道內運動時, 過最高點不掉下來的臨界條件是什么?
在表達式中討論減小N的方式是很直觀的。學生了解到速度對壓力的重要影響后,就可以討論在彈力減為零后再降速時帶來的影響。這里可以配合實驗,學生可以了解到當速度過小時物體會在到達最高點前就會脫離圓軌道“掉下來”,由此得到通過最高點的臨界速度。
支架4:為了安全,可以在過山車運動的內側再加上一條軌道,如圖所示,其他條件不變。此時過山車通過最高點的條件是否有所變化?
要讓學生知道,有了內軌的支撐,過最高點的臨界速度和之前是不同的,從而在腦中慢慢形成兩種不同模型。
支架5: 下列三幅圖分別表示了用一根繩子系著一個小球,用一根輕桿系著一個小球,用一根輕桿系著一杯開口的水在豎直平面內作圓周運動, 求這些情形中物體通過最高點的臨界速度。
將球桿和球繩、水流星模型混合在一起,學生只有在不同裝置中都能準確找到對應的模型,才算是掌握模型的基本特征。
支架6:學生交流在眾多的情景中,存在幾種基本模型? 你是怎么將這些情景歸類到某個模型中的?
這里可以歸納出兩種模型, 它們的根本區別在于最高點下方有無支撐,在充分學習、練習的基礎上,學生可以較快發現這點。此后可以趁熱打鐵,引入“球繩”、“球桿”的名稱,讓學生總結一下球繩、球桿這兩種模型。到這里,在學生的知識體系中,兩種模型基本成型。
支架7:例1:輕桿系著小球在豎直平面內作半徑為0.4m的圓周運動,當小球通過最高點速度為1m/s時,桿對小球的彈力是怎樣的? 若小球在最高點速度為3m/s呢?
這是此類模型中常見的問題,通過前面模型的建立過程,學生已經了解當最高點物體速度小于臨界速度時, 有做向心運動的趨勢,大于臨界速度時則有做離心運動的趨勢,根據小球的這種運動趨勢,可以分析出桿對小球的作用力方向,并進一步計算力的大小。
支架8: 一輕繩系著一小球在傾角為θ的斜面上作圓周運動,求小球過最高點臨界速度。
計算最高點的臨界速度出發點應為繩子彈力為0, 只有正確進行受力分析,而不是死記結論,才能正確求解。在學過電場后, 在豎直平面內加上豎直方向的電場,并讓小球帶電,這樣的問題也能很好地檢測學生對模型的理解程度。
二、討論與反思
模型的建立不是簡單地通過一兩道例題, 或一兩個實驗能夠完成的,讓學生通過現象認識到本質,需要有一個過程。這一過程應涉及:觀察現象、研究現象中的問題、發現問題中的本質、最后歸納總結成為一類模型,這樣的過程既符合學生的認知規律,又符合一般的科學研究流程。在本堂課中,幾個支架的設計基本體現這一思路。支架1為學生直觀的引入模型裝置和物理情景,遵循從感性到理性的認知規律,問題的提出也正為模型的建立設定了階段化的目標。支架2-4開始對模型中涉及的物理問題分析討論,逐漸形成模型的物理本質。支架二從學生已有的向心力知識的應用入手, 讓學生建立物體與軌道間彈力和速度的關系, 支架三中設計的幾個問題支架則幫助學生利用支架二得到的結論逐步解決這一模型中的臨界問題,每個支架,包括支架中的小問,都充分考慮學生的最近鄰發展區,發揮支架式教學法的優勢。支架三中“如果速度過小則會怎樣”的討論為支架四做好鋪墊。學生對小球在最高點可能的運動情況有了了解后,支架四引出球桿模型,讓學生容易得出小球在最高點受到支撐,不會脫離軌道的結論,這樣并不費力地“跳一跳”便順利得到球桿模型中過最高點的臨界條件。這些支架讓學生從小球在不同速度時可能的運動情況入手,在腦中建立球繩、球桿兩種模型的基本特征和區分它們的方法,較為直觀,容易被學生接受。
支架5的目的在于讓學生根據已學知識區分出不同情境對應于哪個模型, 支架六則讓學生將腦中識別模型的依據表述出來。這是一個歸納總結的過程,經歷這樣一個過程所認識到的模型是學生建立起的模型, 而不是教師介紹給學生的模型,這樣的教學設計突出學生學習主體性,符合新課標對探究式學習的要求。從支架式教學法的角度說,這里與其說是在搭建新的支架,不如說是在撤出之前搭建好的舊支架,支架式教學法中搭建支架是為在學習者構建知識體系時給予幫助,而脫離支架、獨立解決問題才是該教學法的最終目標。在教學中尋找時機撤出支架,和搭建支架同樣重要。
雖然支架6時學生已經建立起模型, 可是如果課到此結束,那么學生對于模型的認識可能是很粗淺的。很多學生學過“球繩”、“球桿”模型后往往只是記住過最高點的臨界條件 ,甚至認為這就是該模型主要的內容。支架7和支架8通過例題的形式讓學生在建立起的模型中應用規律解決問題, 并檢測自己對模型的理解程度。支架7要求學生將物體在最高點可能的運動情況結合受力情況理解清楚,并加以應用。支架8則檢驗學生是否能結合受力分析理解球繩模型中能通過最高點的條件,而不是把作為該模型的一個結論進行記憶。這兩個支架緊扣模型中受力與運動的關系,希望學生不要只關注運動學上的結論而最終忽視模型的物理本質。建立模型是將復雜問題簡單化、透過現象看本質的科學研究方法,而建立起來的模型能否解決問題是檢驗這一模型是否正確有效的方式之一,如果不能解決問題則需要做出修改,甚至回爐重建。對于學生來說,能否利用自己構建的模型解決問題,則能檢驗自己有沒有將該模型真正構建正確,是不是對模型的本質特點了解清楚, 如果在應用時出現問題則需要重新理解。這樣的練習在物理模型教學中是非常重要的一環,往往通過變化了的練習, 學生才能真正明白自己對模型了解得有多深,該模型能解決的問題有哪些,在解決問題時要注意哪些,等等。
回顧整堂課的設計,支架式教學法可以利用不同支架,在學生構建物理模型的不同過程中發揮不同作用, 從而提高學生學習效率。好的支架不僅可以幫助學生建立某個具體物理模型,而且可以在此過程中提高學生的建模能力,加深對模型本質的理解。
摘要：本文以圓周運動中的“球繩”、“球桿”模型為例,介紹了如何利用支架式教學幫助學生自主建立物理模型,加深其對模型本質的理解,提高其建模能力,最終提高物理模型的教學效率。