利用模型培养学生的物理思维和自主学习能力

章　锋

摘 要 模型往往能将复杂抽象的概念进行简单化、形象化,让人容易接受和理解。在物理教学的过程中,模型的利用尤为重要,它将物理理论和物理世界连接在一起,让学生更好的理解物体的运动和变化,提高物理思维能力,并发挥其想象力,从而提升学习兴趣,促进自我学习。

关键词 物理模型 物理思维 自主学习

中图分类号:G633.7文献标识码:A

1引言

要使学生学好物理这门课,第一要务是掌握物理概念,这是学好物理的基础。一般认为物理概念都是人们对一些感性材料进行抽象化而产生的一种思维形式,不同的学生往往有不同的理解,但物理概念是具有科学共性的,如果偏离这个共性,就可能导致对物理概念理解的不准确,从而导致一连贯的错误思维。那么如何让学生正确掌握物理概念呢?最好的办法就是利用物理模型将概念形象化。

物理学是一门研究物体运动和发展变化及其变化规律的学科,在物理教学中,运用物理模型能抓住物体的本质和主要变化因素,使研究的对象和概念由抽象变得形象化,并使过程得到简化,这样学生可以更好的抓住物理概念的科学共性,理解更透彻。模型的运用还能进一步培养学生的物理思维能力,在教学过程中,利用模型总结问题,能促进学生对想象力的发挥,同时使其概括抽象问题的能力得到提高,在解题和学习的过程中,熟练将待解决的问题或以前未遇到过的物理实例进行模型化形象化,逐步形成物理思维,应对学习和高考中的新题。

利用物理模型教学,同样可以引起学生的学习兴趣,激发自我学习的动机。物理模型给学生提供了自我学习过程中解决问题的基本思维方法,在遇到困难的时候,通过不断将物理实例模型化。对大多数学生来说,这个过程会由生疏变得熟练,并会从中找到学习乐趣,不断自我学习。

2物理模型思维分类

物理思维导致物理模型的产生,而物理模型的建立需要人们在长期的科学实践中积累感性材料,并进行分析、比较和总结而得到。

物理模型的建立一般包括以下方法:(1)类比推理,类比推理根据一些研究对象在某些方面的共性而推断其在其它方向上的共性。在物理学发展过程中,运用类比推理往往能解决遇到的困境,建立了简化模型;(2)等效转换,等效转换也需要研究对象具有共性,通过将研究对象作等效转化处理,可以将同一类问题进行归纳,比如等效场问题,电场、磁场和重力场下物体受合力的运动状态,可以等效转换为只受重力场的情况,简化了问题;(3)抽象问题形象化法,物理学中有些模型是实际并不存在的,为了便于理解,往往将抽象问题变为形象化、可视化的模型;(4)近似比较法,任何事物问题都有主要因素和次要因素,而影响其变化的都是主要因素,次要因素往往可以忽略,抓住主要因素有时即可抓住本质,在解决复杂问题时,利用近似比较法是一个很好的方法;(5)分析与综合,分析往往是对物体单个属性进行研究,而综合是对整体特征进行总结,分析与综合往往相互促进,相辅相成,是物理模型思维的一个重要方法;(6)假设思维,当要解决的物理现象还不大明白的时候,用现有的模型、理论或规律也无法解释的时候,为了揭示其本质,可以根据已经研究的成果和掌握的规律,对事物进行预测和假设,利用假设的模型进行推理研究,并不断修正完善模型。

3 模型对学生物理思维的影响

根据物理学研究的内容,我们可以认为物理思维是一个由感性人认识上升到理性认识的过程,包括对物理概念的判断与推算,到凭认识对物理问题的实质做出快速领悟。有理论学家认为物理思维具有理论与实践、抽象与形象、精确与近似的统一体,而模型思维又是一种科学的、辨证的思想,有助于物理思维的开发。

在学生解答物理习题的时候,一个普遍存在的现象是无法正确的熟练用已学过的公式和理论去解决一些实际问题,这些问题有时只需要很浅的理论去解答。出现这些问题的主要原因是学生不会对资料进行分析,不能合理判断物理情景,无法建立物理模型,这样就不能将题目转化为一个模型去解答。而如果在教学中一直采用模型思维教学,给学生强调模型的规律,适用的公式,模型的变式等,将理论与模型相结合,使形象思维和抽象思维一起发挥,起到学习过程中左右脑同步协作,这样有助于学生对理论的理解。教学过程中还可以教导学生如何根据已知信息去建立物理模型,利用物理模型解决实际问题和未见过的新问题等,并开发学习兴趣,激发学生自我学习的能力。

4 总结与展望

采用模型思维对学生进行教育有利于学生理解概念,掌握规律,发挥并改善创新思维能力和概括能力,从而提高教学效率,改善教学质量。在素质教育的今天,死记硬背概念和公式,面对题目日新月异的高考和实际问题,已经没有特别理想的效果,利用模型教学,可以更好的适应如今的教育现状。

参考文献

[1] 查有梁著.物理教学论.广西教育出版社,1996.

[2] 魏奎真.物理教学中的抽象与具体.物理教学,1999.(9):11.

[3] 张颖.普通高中物理教材中模型的运用.人民教育出版社,2002.