高中物理课堂教学中模型教学的应用研究

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1、高中物理课堂教学中模型教学的应用研究物理学研究的对象涵盖了自然界中各种基本运动形态、物质的结构以及相互作用，然而由于自然界中物质种类繁多、运动错综复杂、相互作用情况也各不相同，所以全面的考虑每种因素和每种情况将会导致物理问题的研究和解决寸步难行•所以我们提倡根据物理事物的本质和规律将研究对象的本质的、主要的属性抽离出来，撇开个别的、非本质的属性，并和同类物理事物中本质的、主要的属性联合起来，建立起轮廓清晰、本质鲜明、易于研究的物理模型.1物理模型及其分类物理模型就是根据研究物理问题要解决对象的形态、大小、运动以及结构等基本特征，撇

2、开次要因素根据物理问题的主要因素建立起来的抽象的、理想化的实体、概念以及过程•物理模型来源于实际但是又和实际有所区别，因为它主要是对实体状态、过程、结构等主要特征的展示，目的是为了方便人们的研究，比如物理课程中经常提到的光滑水平面、匀速运动等在实际中通常很难遇到•如果研究对象受其他力的作用和摩擦力相比较大，那么在近似的计算中，摩擦力是可以忽略不计的，这实际上就是把接触面假设成了光滑的，而这一光滑水平面就是理想化的物理模型.物理中涉及到的问题都有相应的物理模型，比如匀速直线运动模型、质点模型、电荷模型、光源模型、原子结构模型等，因而

3、关于模型的分类根据不同标准，分类方法不同，比如有学者认为应该按照对象模型、条件模型以及过程模型来分，但是也有学者认为应分为实体模型、系统模型以及过程模型等.本文则根据中学物理要解决的两个主要问题，即学习和研究的对象以及学习和研究对象遵循的规律将物理模型分为对象模型和过程模型两大类•对象模型根据是指根据研究对象的主要的、本质的特征建立起来的新形象，是对研究对象主要特点的抽象与概括的结果•对象模型在物理研究中随处可见，比如质点、弹簧振子、单摆、理想流体、光源、电力线等，人们根据研究对象的物理特性，借助理性化图形来模拟，最常见的如光线用

4、带箭头的线段代表•过程模型是在研究对象的复杂物理过程中，抓住能够解释物质本质的过程，比如质点运动中的自由落体、匀变速直线运动等，热学中有等温变化、等压变化以及等容变化等对物理过程的模型，这是在对象模型基础上进行的更高层次的物理问题的解决.2高中物理课堂教学中模型教学存在的问题探讨高中物理课堂教学中模型教学的应用必须从当前建模中存在的问题入手，以便结合实际情况为更好的应用提供方向.2.1表象干扰，导致认知障碍在模型教学中不完善的表现是教学无法顺利进行的重要难题，比如误差，动态平衡、自由落体、光线等相关表现，都在学生心理中已经存在并有

5、了相对应的词汇，但是从严格的物理学角度来看，这些表现都存在不清晰甚至错误的成分.比如，运动和力的关系，生活中我们常见的由力引起的运动状态变化都是在一瞬间或较短的时间完成的，而在计算中学生无法对过程中各个中间状态的不间断序列连接，因而对应的心理表现中不能对这些关键细节作“放大”•再比如滋力运动，学生一般会从亲身体验中感受力的作用，因而在他们的内心深处施力物体应是相对运动着的物体，而静物间的施力表象不鲜明.在涉及到表象贫乏，较高层次的规律，比如分子和原子、光子、波粒二象性等，学生更是无从下手，这些都是生活中很难遇到的刺激，即使有也没有

6、做出过深刻和全面的感知，因而对于这些缺乏元表象的概念来说，学生往往会借助类似的表象加以理解，比如以实验中看到的铁屑分布图来理解磁场，而这种借用虽然降低了难度，但是明显会隐伏相应的错误.2.2程序化思维训练缺乏，思维方法出现障碍物理模型学习中除了建立物理模型过程学习外，还应涵盖应用物理模型解决问题的过程，而这两者对于学生来说都是难点•如前所述，学生原有心理认知基础知识上建立起的模型本身就有偏差和缺陷，造成不健全的心理认知体现•而教材中出现的物理模型一般没有模型思维的展示过程，使得学生建立物理模型时也会缺乏相应的思维训练•在模型的应用

7、上，学生大部分都是利用简化后的模型解决问题，这种思维上的简单移植或代公式运算，称不上真正的思维训练，因而当前高中物理中普遍存在认为物理模型的所谓应用就是代入数学公式运算而已，逐渐淡化了模型的思维训练，造成思维上的障碍.2.3学生抽象思维能力有待提高长期的应试教育下，学生大都按照教师划定的模型来处理问题，自由想象的空间没有训练和提高，部分学生甚至完全凭直觉判断问题结果，虽然有想象成分，但是不能依靠合理的想象，即在严密的逻辑思维下的推断和猜测，那么难以完全掌握模型应用•对于高中生来说，学习物理尤其是在建模和利用模型进行理想实验时，需要

8、更多的想象•物理中的很多选择题，需要通过外推法进行判别，因而学生可能需要想象某一物体质量达到无穷大、无穷小直至接近零等，也有的是把物体搬到无穷远，以及如果将力加到无穷大时，会呈现出怎样的物理情景，很多学生都难以想象出来，或者出现想象错误，在过程模型