淺談高中物理中的建模教學(xué)お

朱惠忠

高中物理學(xué)科作為整個(gè)高中學(xué)習(xí)中非常重要的組成部分，長(zhǎng)期以來(lái)教育部門(mén)、學(xué)校、任課教師和學(xué)生都對(duì)其進(jìn)行了大量的投入.對(duì)于物理學(xué)科來(lái)說(shuō)，其作為理科性質(zhì)相對(duì)較強(qiáng)的科目類(lèi)型，傳統(tǒng)的“填鴨式”和“題海戰(zhàn)術(shù)”的學(xué)習(xí)方法不能取得良好的教學(xué)效果，對(duì)其進(jìn)行教學(xué)方法進(jìn)行不斷的創(chuàng)新成為現(xiàn)階段相關(guān)教育部門(mén)和任課教師工作的重點(diǎn)和難點(diǎn).

1建模教學(xué)的概述以及在高中物理教學(xué)中應(yīng)用的意義

1.1建模教學(xué)的概述

所謂的建模教學(xué)主要指的是一種全新的教學(xué)方法，將具體、實(shí)際的問(wèn)題利用抽象的、科學(xué)的方法去進(jìn)行解決，具體來(lái)說(shuō)，其主要指的是高中生在實(shí)際的物理學(xué)習(xí)中，將會(huì)遇到很多比較復(fù)雜的具體的內(nèi)容，直接去對(duì)其進(jìn)行學(xué)習(xí)的話相對(duì)比較困難，為了簡(jiǎn)化學(xué)習(xí)過(guò)程，產(chǎn)生良好的學(xué)習(xí)效果，可以建立一種能夠反映事物本質(zhì)和規(guī)律的模型.建模教學(xué)并不單純的是一種教學(xué)方式，其更是一種新型的教學(xué)思維，能夠?yàn)閷W(xué)生的發(fā)展提供強(qiáng)有力的幫助.

1.2在高中物理教學(xué)中應(yīng)用建模教學(xué)的意義

筆者結(jié)合自身多年高中物理教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，參考大量文獻(xiàn)資料的查閱，將其應(yīng)用意義總結(jié)為以下幾個(gè)方面：

1.2.1在高中物理教學(xué)中應(yīng)用建模教學(xué)有助于幫助學(xué)生探求物理規(guī)律

對(duì)于高中物理學(xué)科的教學(xué)來(lái)說(shuō)，其作為理論性和實(shí)踐性都相對(duì)較強(qiáng)的一門(mén)學(xué)科類(lèi)型，學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)相對(duì)比較枯燥，教師如果不能提升其學(xué)習(xí)興趣，那么對(duì)于良好學(xué)習(xí)效果的產(chǎn)生也將產(chǎn)生非常不利的影響，因此，教師在教學(xué)活動(dòng)中幫助學(xué)生建立物理模式，培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維，對(duì)于其自主的進(jìn)行物理規(guī)律的探索將會(huì)起到非常有效的促進(jìn)作用.

1.2.2在高中物理教學(xué)中應(yīng)用建模教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

高中物理教學(xué)作為一門(mén)較為枯燥的學(xué)科，在傳統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)中教師一般都會(huì)采用“填鴨式”和“題海戰(zhàn)術(shù)”的教學(xué)方法，但是這種教學(xué)方法往往會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生巨大的壓力，并且還會(huì)產(chǎn)生一定的厭煩情緒，特別是在大量習(xí)題的情況下，不僅不能有效地提升學(xué)習(xí)效果，甚至還會(huì)產(chǎn)生適得其反的效果.因此，在教學(xué)活動(dòng)中采用建模教學(xué)的全新模式，能夠增強(qiáng)學(xué)生的求知欲和興趣，同時(shí)對(duì)其解題的正確率也有所提高，幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)的自信心，對(duì)其未來(lái)更好地學(xué)習(xí)也將產(chǎn)生非常良好的效果.

1.2.3在高中物理教學(xué)中應(yīng)用建模教學(xué)有助于提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

隨著素質(zhì)教育在我國(guó)的全面推進(jìn)，傳統(tǒng)的“知識(shí)性”人才已經(jīng)不能很好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要了，培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新意識(shí)的人才成為當(dāng)下教育部門(mén)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn).對(duì)于高中物理教學(xué)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用全新的建模教學(xué)方法本身就是一個(gè)創(chuàng)新的過(guò)程，教師在這一過(guò)程中只需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)工作，讓學(xué)生能夠獨(dú)立自主的生成建模學(xué)習(xí)方式，為其今后進(jìn)行物理學(xué)科和其他學(xué)科的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

2現(xiàn)階段我國(guó)高中物理教學(xué)中常見(jiàn)的建模類(lèi)型

本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)高中物理教學(xué)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)建模教學(xué)的方法在我國(guó)應(yīng)用將其常見(jiàn)的建模類(lèi)型總結(jié)為以下幾個(gè)方面：

2.1先加速后減速模型

運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題是高中物理教學(xué)中非常重要的組成部分，對(duì)其進(jìn)行合理的加速、減速運(yùn)算作為教師重要的教學(xué)內(nèi)容，傳統(tǒng)模式的教學(xué)方法無(wú)法讓學(xué)生能夠直觀、深入的對(duì)其進(jìn)行了解，教學(xué)效果并不是很良好，采用現(xiàn)代化的建模教學(xué)之后，教師能夠?yàn)閷W(xué)生提供比較直觀的模型演示，讓學(xué)生能夠快速的認(rèn)識(shí)到速度的直觀變化，對(duì)于良好教學(xué)效果的產(chǎn)生也將起到非常有效的推動(dòng)作用.例如：有一個(gè)靜止的小圓盤(pán)放置在一個(gè)正方形桌子的中間位置，現(xiàn)在已知桌布與桌面之間的摩擦力系數(shù)已知，小圓盤(pán)與桌面之間的摩擦力系數(shù)已知，那么現(xiàn)在如果將桌布進(jìn)行抽離，直到從桌面上方下落的話，需要滿足什么樣子的加速度才可以達(dá)到？學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)加速、減速運(yùn)動(dòng)之后，當(dāng)初步看到這道題的時(shí)候，往往會(huì)覺(jué)得比較困難，由于這道題里面的相關(guān)變量較多，計(jì)算起來(lái)比較困難.教師可以采用全新的建模教學(xué)方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)膸椭鸵龑?dǎo).教師可以讓學(xué)生以小圓盤(pán)為主要的研究對(duì)象，建立先加速后減速的模型進(jìn)行觀察，對(duì)其桌布抽出之后的速度進(jìn)行觀察，讓小圓盤(pán)在桌子上做勻減速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而計(jì)算出小圓盤(pán)[HJ1.8mm]的加速度.

2.2斜面模型

斜面模型也是現(xiàn)階段在我國(guó)高中物理建模教學(xué)中比較常見(jiàn)的建模類(lèi)型，其主要針對(duì)的是力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解決的一個(gè)比較重要的手段，一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段在我國(guó)高中物理中，斜面模型的解題思路主要可以從斜面固定和斜面不固定兩個(gè)方面去進(jìn)行綜合考量.例如：在摩擦系數(shù)和斜面夾角確定的情況下，將物體通過(guò)斜面進(jìn)行下滑，求在這一過(guò)程中所產(chǎn)生的重力加速度的大小.我們可以采用建模的形式，將其整體建成一個(gè)斜面模型，根據(jù)模型所顯示的內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算，能大大提升解題的準(zhǔn)確率，對(duì)于學(xué)生良好學(xué)習(xí)效果的產(chǎn)生也將起到非常重要的推動(dòng)作用.

3如何有效的培養(yǎng)學(xué)生的建模能力

筆者結(jié)合自身多年高中物理的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，參考國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的高中物理建模教學(xué)的先進(jìn)案例，將有效培養(yǎng)學(xué)生的建模能力方面的內(nèi)容總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

3.1提升對(duì)建模教學(xué)的認(rèn)識(shí)和重視程度

本文通過(guò)一系列的走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段我國(guó)高中物理教學(xué)中對(duì)于建模教學(xué)的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，大多數(shù)學(xué)校在其教學(xué)活動(dòng)中仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)形式，學(xué)生們處在教學(xué)活動(dòng)中的被動(dòng)地位，其非常不利于具有創(chuàng)新性的建模教學(xué)思維的形成的，這種情況亟待改善.首先，相關(guān)教育部門(mén)應(yīng)該充分提升任課教師和學(xué)生對(duì)于建模思想的重視程度；其次，學(xué)校應(yīng)該定期安排教師進(jìn)行建模教學(xué)內(nèi)容的培訓(xùn)工作，讓教師能夠及時(shí)獲取到全新的教學(xué)方法；最后，學(xué)校和教師還應(yīng)該注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)，為學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，鍛煉學(xué)生的建模能力.

3.2觸類(lèi)旁通，概括總結(jié)

在現(xiàn)階段我國(guó)高中物理教學(xué)，除了對(duì)新知識(shí)的教授之外，對(duì)于所學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)也是取得良好的學(xué)習(xí)效果的非常重要的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)方式都是采用教師將所學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行重新的梳理并安排學(xué)生進(jìn)行大量習(xí)題的訓(xùn)練，這種模式非常容易造成學(xué)生的懈怠情緒，甚至還會(huì)起到相反的效果，因此，教師必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn).例如：教師在對(duì)學(xué)生進(jìn)行人教版高中物理教學(xué)中“類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)”內(nèi)容的復(fù)習(xí)的時(shí)候，就可以通過(guò)采用建模教學(xué)的全新形式，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)帶電粒子在進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)即進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀察和記錄，從他們的共性和個(gè)性中找出規(guī)律，并建立相應(yīng)的“類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)”的模型，在這一過(guò)程中不僅能幫助學(xué)生對(duì)以往所學(xué)習(xí)到的知識(shí)點(diǎn)[HJ1.95mm]進(jìn)行復(fù)習(xí)，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考能力和動(dòng)手能力，一舉兩得.

3.3靈活運(yùn)用，化繁為簡(jiǎn)

對(duì)于建模教學(xué)來(lái)說(shuō)，其在實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中主要是對(duì)具體的物理問(wèn)題和物理現(xiàn)象的解決，通過(guò)對(duì)表面情況進(jìn)行分析，確定其規(guī)律和特性，進(jìn)而將比較復(fù)雜的情況進(jìn)行不斷的簡(jiǎn)化，將其轉(zhuǎn)化為物理模型.例如：在人教版高中物理教學(xué)中對(duì)于自由落體方面的教學(xué)的時(shí)候，就可充分利用建模教學(xué)這一形式，本文將從具體的習(xí)題入手，對(duì)其進(jìn)行闡述，具體內(nèi)容如下：例題：如果現(xiàn)有一名消防隊(duì)員將從平臺(tái)上跳落，為了確保其安全性，其在下降2米之后開(kāi)始進(jìn)行雙腳緩沖，這種緩沖模式能夠在一定程度上對(duì)其重心進(jìn)行下降，具體為0.5米，那么在這一跳落的過(guò)程中，地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員雙腳將會(huì)產(chǎn)生非常大的作用力，具體來(lái)說(shuō)是運(yùn)動(dòng)員自身體重的幾倍？在對(duì)這道物理習(xí)題進(jìn)行解答的時(shí)候，學(xué)生們往往會(huì)采用傳統(tǒng)的運(yùn)算模式和公式計(jì)算的方式，其相對(duì)來(lái)說(shuō)比較困難，而且由于其本身公式和運(yùn)算的復(fù)雜性，非常容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此，采用建模形式進(jìn)行解決是最為合適的.首先，我們可以將消防員本身作為一個(gè)抽象的質(zhì)點(diǎn)模型；其次，將運(yùn)動(dòng)員在這一過(guò)程中的跳落運(yùn)動(dòng)作為一個(gè)做勻減速的運(yùn)動(dòng)模型，[TP8GW44.TIF，Y#]具體的模型如圖1所示， 當(dāng)消防員開(kāi)始從平臺(tái)上進(jìn)行跳落的時(shí)候，他與地面之間的距離為H，地面與沙坑之間的距離為h，通過(guò)高中物理教學(xué)中的運(yùn)動(dòng)定律和自由落地定律我們可以得出其在這一過(guò)程中受到的阻力為

[JZ]mg（H+h）-FNh=0，

即[JZ]FN=5mg.

3.4不斷對(duì)學(xué)生進(jìn)行信息題目的訓(xùn)練

不斷對(duì)學(xué)生進(jìn)行大量的信息題目的訓(xùn)練也是現(xiàn)階段我國(guó)高中階段教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其不僅對(duì)于幫助學(xué)生建立整體性的思維模式起到有效的推動(dòng)作用，同時(shí)對(duì)于幫助他們進(jìn)行建模學(xué)習(xí)也將起到非常重要的推動(dòng)作用.首先，教師應(yīng)該鍛煉學(xué)生對(duì)于信息方面的篩選能力，讓他們能夠快速的找到有用的信息并及時(shí)將其篩選分類(lèi)；其次，一般來(lái)說(shuō)物理習(xí)題在進(jìn)行出題的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些干擾性較強(qiáng)或者沒(méi)有什么用處的條件，教師要引導(dǎo)學(xué)生迅速將這些信息進(jìn)行剔除，將習(xí)題轉(zhuǎn)化為單純的物理過(guò)程進(jìn)行解答；最后，在獲取一系列的物理信息之后，就可以建立相應(yīng)的物理模型了，應(yīng)用所學(xué)到的物理知識(shí)和規(guī)律對(duì)其模型進(jìn)行確定，進(jìn)而將習(xí)題進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的解答.

本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段在我國(guó)高中物理教學(xué)中比較常見(jiàn)的建模教學(xué)模式進(jìn)行一系列的分析和討論，并對(duì)其應(yīng)用方式提出了相關(guān)意見(jiàn)，希望能對(duì)未來(lái)我國(guó)高中物理教學(xué)祈禱一定的促進(jìn)作用，為更好的培養(yǎng)學(xué)生的立體性思維和創(chuàng)新性思維模式做提供一定的參考.