關于高中物理模型教學的研究課題

1、關于高中物理模型教學的研究課題關于高中物理模型教學的研究課題2011年10月11日關于高中物理模型教學的研究課題一、課題的現實背景及意義在高中物理教學中，模型一直占有重要的地位，物理學科的研究對象是自然界物質的結構和最普遍的運動形式，對于那些紛繁復雜事物的研究，首先就需要抓住其主要的特征，而舍去那些次要的因素，形成一種經過抽象概括了的理想化的“模型”，這種以模型概括復雜事物的方法，是對復雜事物的合理的簡化。對模型進行深刻的研究和分析，掌握模型的基本規(guī)律后，就相當于掌握了一個模塊，利用一個一個這樣的模塊，就可以構建復雜的物理問題，反之，復雜的物理問題也可以由此得解。因此，無論問題情景多么新穎多變

2、、或是與日常生活密切聯(lián)系的實際問題，都可以歸結為學生熟悉的物理模型。比如:運動員的跳水問題是一個“豎直上拋”運動的物理模型；人體心臟收縮使血液在血管中流動可簡化為一個“做功”的模型等等。由于物理模型是同類通性問題的本質體現和核心歸整，長期以來，建立物理模型的方法一直是中學物理教學的重要內容之一，它對提高課堂效率、培養(yǎng)學生能力起到一定的作用。教學改革是一個不斷推陳出新的過程，隨著形勢的發(fā)展，舊的矛盾解決了，新的矛盾又會產生。新的課程標準指出，高中物理課程旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)，從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個方面培養(yǎng)學生，為學生終身發(fā)展、應對現代社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎，

3、具重點之一就是促進學生學習方式的變革。因此，高中物理教學中要實施新課程理念，必須在思想上樹立“以人為本”的觀念，課堂教學應該做到“化知識為德性，化理論為方法”。在新課程視野下，物理模型的教學的內容和功能也應有相應的的調整，它不能僅僅是一個傳授物理知識的簡單過程，更應該是一個貫穿物理思想方法的過程，教材中蘊涵的豐富的模型依然是對學生進行物理思想方法教育合適的載體，我們要重新審視物理模型的功能，開發(fā)物理模型新的功能及在新課程中的應用。目前，在高中物理課堂教學中雖已重視了物理模型的教學作用，但許多教師還只停留在單純地利用物理模型進行物理知識和技能的訓練層面上，典型的教學模式往往是先由教師總結歸納出一

4、些物理模型呈現給學生，讓學生跟著教師的思路去理解，并輔以大量機械性訓練。這樣的課堂教學完全由教師主宰，忽視了學生的認知主體作用。學生往往只會識別已接觸過的模型，不會辨別未遇到過的情景，更不會自己建立模型、解決問題。這造成了學生不重視構建物理模型的過程，更多的是運用形象思維方式，只記住物理模型的靜態(tài)結論,生搬硬套。本課題研究的主要現實意義就是：改變物理模型脫離學生認知規(guī)律和新課程要求的狀況，把物理模型放在問題中，放到現實中，放到一定的情景中，由學生感知、體驗模型的建立過程，使物理模型在課堂中靈動起來，為學生提供探索物理規(guī)律并解決物理問題的有效途徑。“模型教學”是本課題組成員在多年的教學實踐中總結

5、、創(chuàng)立的教學式樣，是在物理課堂教學中以典型物理模型的引入、構建、應用串聯(lián)高中物理主要課程內容的教學模式，它具有以下特點：打破了原先以書本知識單一線索發(fā)展的學習模式，在“物理模型”的平臺上有機地綜合了新課程理念下的“引導探索掌握”、“自主學習法”、“研究性學習”、“合作學習”、“實驗探索”、“綜合實踐活動”等教學方法，通過這種綜合，使物理教學凸現能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，突出了物理學習中應有的體驗與感悟過程，可以大大提高教學的效率?！澳Ｐ徒虒W”還有助于學生體會眾多像“簡諧運動”這樣簡單、和諧、統(tǒng)一、對稱的，充滿美的物理模型，可以激發(fā)學生的學習興趣，加深對物理知識的理解和物理內涵的領悟。二、國內

6、外關于同類課題的研究綜述1、物理“模型教學”的理論基礎在國際教育改革的探索中，建構主義的理論越來越受到重視。它是認知主義中學習理論的一個重要分支，是在認知主義基礎上發(fā)展而來，同時又吸收了人本主義的一些要素，成為后現代思潮中教育理論和實際教學的指導性理論，物理“模型教學”正是在建構主義理論的指導下形成的。建構主義學習理論認為，知識不是通過教師傳授獲得的，是學習者在一定的情景下，借助于其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資源，通過意義建構的方式獲得的?；诮嬛髁x的“模型教學”對教和學提出了一些新的要求，例如：一是要求學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知

7、識意義的主動建構者；二是要求教師要由知識的傳授者、灌輸者轉變?yōu)閷W生主動建構意義的幫助者、促進者；三是要求教學過程使用全新的教育思想、教學模式、教學方法、教學設計等。為了發(fā)揮學生的主動性、積極性，相應的教學設計主要圍繞“學習策略”和“學習環(huán)境”兩個方面進行。前者是整個教學設計的核心一一通過各種學習策略激發(fā)學生去主動建構物理模型；后者則是注重模型建立的過程，強調模型的立體面，旨在提高學生的科學素質，掌握物理學主要思想方法，為學生終身學習打下基礎。2、國內同類課題研究現狀現在國內有關物理模型的研究范疇和著眼點更多地局限于單一知識板塊，如發(fā)表在中學物理教學參考上的論文“子彈打擊木塊的模型及其應用”、“

8、兩個模型同一規(guī)律”、“汽車啟動兩個模型芻議”等等，這類研究已涉及到眾多模型的建立與應用，被許多一線物理教師用來整合學科知識，大大提高了學生解決問題的效率，但各物理模型呈現出無序狀態(tài)，沒有形成系統(tǒng)，學生只是照著老師的模型去簡單套用，以致出現條件一旦有所變化時無法識別模型。在總結與對比的過程中，我們逐漸確立了在他人研究的基礎上完善物理模型在教學中的應用研究，建立一種揚長避短的模式一一物理“模型教學”，努力做到既能發(fā)揮教師的主導作用，又能充分體現學生的認知主體作用，既注意教師的教，又注意學生的學，把教師和學生兩方面的主動性和積極性都調動起來，優(yōu)化教學過程和學習效果，根據物理學科的教學任務、內容、學生

9、的具體情況，運用典型的物理模型串聯(lián)教學全過程，引導學生主動學習，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。課題研究的預期目標和內容（一）研究目標1、在已結題的2003年衢市重點規(guī)劃課題“用物理模型鏈接物理知識、規(guī)律和能力”研究基礎上，構建串聯(lián)整個高中物理的系列典型模型。2、尋求在新課程理論指導下，運用物理“模型教學”提高物理學科教學質量，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的途徑和方法，總結出一套行之有效的教學模式、學習模式，為傳統(tǒng)的課堂教學注入新的活力，培養(yǎng)出具有較強建模能力、創(chuàng)新能力、物理學習成績優(yōu)良的學生群體。3、為青年教師提供教學實踐和科研的機會，培養(yǎng)提高年青教師教學業(yè)務能力。4、取得一些有價值的教科研成果，包括教師論文、高中物

10、理模型素材、實驗研究報告等。（二）研究的內容1、收集大量有關的素材，為模型教學設計基本能覆蓋高中物理課本的課堂教學案例。選取2005級高一年級的部分班級作為實驗班，有計劃、有步驟地將模型貫穿于課堂教學。做好實驗前的調查研究工作，積累實驗過程的各種資料及總結。2、構建“建立基本模型一重組模型一創(chuàng)新模型”三個教學層次，形成一套操作性較強的實踐體系。物理建模活動本身就是一項創(chuàng)造性的思維活動，加強對常規(guī)模型的分析、探討和挖掘是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的根本，而創(chuàng)造性地進行“物理模型”的遷移和應用，不斷激發(fā)靈感、探索方法，是創(chuàng)新能力的特質；升華、建立新的模型是“模型教學”的最高目標指向。當然，在高中物理教學階段

11、，受學生知識和能力、身心發(fā)展的限制，課堂教學活動主要圍繞前兩個層次進行，對于第三個層次“創(chuàng)新模型”，我們會安排充足的課外活動、興趣小組、綜合實踐活動加以實踐。3、挖掘物理模型的綜合功能物理“模型教學”中蘊藏著豐富的學科教學資源、物理思想和方法，通過實踐開發(fā)以物理模型為平臺的探索性學習、自主學習、小組合作學習等等新的學習及體驗方式，為學生生動主動地學習、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供良好的氛圍環(huán)境。例如：在“單擺”的教學中，教師先用“引導探索總結”方式引導學生對影響單擺物理過程的諸多因素進行分析，總結出單擺的結構特征、動力學特征、運動學特征和能量特征，建立起常用的基本模型。這個過程要組織學生對基本模型所涉及

12、到的物理量、物理過程、物理規(guī)律、物理方法深入討論，加深學生對牛頓第二定律、機械能守恒定律等知識及規(guī)律的認識，同時也再次應用了圓周運動的模型。在后面的教學中通過“研究性學習”辨別單擺模型在各種情景中的具體表現，使學生對此模型建立起更豐富的感性認識，對頭腦中的物理模型不斷進行修正和建構，使這一模型不斷充實、發(fā)展和完善，從而培養(yǎng)學生思維的正確性和深刻性。當然，對學生這種能力的要求并非一朝一夕就能培養(yǎng)出來的，“模型教學”正是把這種建模意識貫穿在教學的始終，重視思維程序的建立和訓練，循序漸進地啟發(fā)引導學生，使學生逐步熟悉并掌握“物理模型”這種科學研究的思維方法，養(yǎng)成良好的思維品質，才能使構建物理模型的意

13、識成為學生思考問題的方法與習慣，讓學生在建立模型的過程中完成知識和能力的自洽。4、利用物理模型開發(fā)課程的隱性功能科學對真理的追求同時也是對美和善的追求，所以物理課程也就有一定的拓展功能。利用物理模型教學可使學生在學習物理知識的同時自然而然地滲透了美育與德育。物理之美非常抽象，當我們在構建物理模型的時候，就使學生在頭腦里構畫了美麗的物理圖景，而借助計算機模擬可以將物理模型描繪得更加直觀這些圖形本身就具有極高的美學價值，將這些物理之美呈現在課堂教學中就能幫助學生去發(fā)現美，欣賞美，進而去熱愛美、追求美。</P><P>四、實施方法1、學習法新一輪高中新課程改革即將來臨，作為教師

14、，必須與時俱進，學習新的教育思想、轉變觀念、主動探索新的教育教學規(guī)律。2、調查法調查研究學生的完成初中學業(yè)后，對物理基礎知識及基本方法(思維方法、研究方法、數學方法)掌握到何種程度，評估學生抽象思維的發(fā)展情況及學生建立物理模型的能力。3、實驗法本課題在調查研究的基礎上以實驗法為主，探索實踐有效的教學方法。五、研究的操作步驟及人員分工1、準備階段(2005年7月-9月)(1)召開相關教師座談會，確定課題研究方向(2)查找相關資料，收集各種信息，為課題研究提供理論依據(3)請專家論證本課題的可行性，起草本課題的實驗方案，申報課題2、實施階段(2005年9月-2006年7月)(1)按計劃實施本課題研

15、究方案，邊實施，邊研究、邊小結、邊調整(2)走出去、請進來，不斷學習、取經，請專家指導，使本課題研究順利進行(3)定期開設觀摩研討課，推廣總結本課題的經驗及反思(4)積累相關素材及資料，包括典型教學設計、優(yōu)秀課堂教學錄像、多媒體課件等3、總結階段(2006年7月-10月)(1)整理歸類相關資料(2)撰寫研究報告或論文(3)邀請專家鑒定研究成果4、人員分工：丁萍：中學物理高級教師主持本課題的研究制定研究方案校長助理兼教科室主任負責實驗班實驗任務王莉紅：中學物理二級教師承擔物理模型的整理和完善工作負責物理模型課件制作王慧萍：中學物理二級教師負責資料的收集及整理六、課題研究的條件分析1、初期研究成果

16、本課題負責人于2002年進行了衢州市重點教育規(guī)劃課題“用物理模型鏈接知識、規(guī)律和能力”的研究并取得了一定的成果，2003年順利結題并獲獎。在此課題中我們已調查、積累和總結學生學習過程中常遇到的問題和易錯處，根據各個階段學生的知識背景建立一系列對應的物理模型，在課題組主要成員多年教學積累的基礎上系統(tǒng)地整理、編寫出物理模型講義一冊，并在教學實踐中加以應用。由于用物理模型貫穿高中物理教學全過程，鏈接各知識點、規(guī)律及能力，將物理知識及能力形成了一個網絡，避免了以往教學中學生學習象猴子掰玉米，掰一個，掉一個，有效地幫助學生掌握了解題策略，提高了學習興趣，培養(yǎng)了學生思維的能力，提高了教學的效率。2、本課題成員是“用物理模型鏈接知識、規(guī)律和能力”課題的原班人馬，使得本課題研究能順利與前期研究對接，使課題研究迅速進入正軌。3、學校重視教科研工作，為省、市立項教科研課題提供一定的研究經費，保證課題研究的實施。參考文獻1 .劉繼盛淺談物理情境教學的實施J