2023年6月13日 每周二、四、五出版
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2023年第59期(总第3824期) 导报三版
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核心素养下的中学物理模型方法教学
■南溪一中 刘玘
学科探究《教育导报》2023年第59期(总第3824期) 导报三版

物理科学是人类对自然界中存在的物质的基本结构、相互作用和运动规律的认识,因而物理学成为了其他学科发展的基础。物理课程从诞生开始就强调了它在增进学生科学知识、培养学生科学思维方式方面的功能,同时,聚焦于培养学生在真实情境中解决复杂问题的能力,这与新课标改革中培养学生核心素养的要求不谋而合。作为一名物理教师,教学方法的选择显得尤为重要。其中,模型方法是一种常用且重要的教学方法。构建物理模型,能在一定程度上更加有效的让学生加深对该内容的认识与理解,从而调动学生的积极性。

高中物理涉及许多研究对象,这些对象在形状、大小等方面各不相同,但在研究某些问题时却可以忽略这些因素的影响,这便采用了建立模型的方法:舍弃次要因素,抓住主要因素。物理模型的应用在力学、电磁学以及热学等部分均有所体现,由此可见,模型方法在物理教学中的应用是非常普遍的。

一、培养科学观念

目前,物理学研究的问题大都是物理现象在特定环境下的科学抽象,在高中物理教材中,学生在教师的引导下学习了知识点,还要将物理概念和规律等知识在头脑中提炼和升华,在此基础上才能在应用时得心应手。一些物理过程与现象对学生来说理解起来不太容易,这个时候也需要老师通过物理模型进行归类简化来加以讲解。例如,质点、点电荷的讲解,类平抛运动过程的分解以及理想气体状态方程的推导等,都是运用了理想模型方法来加以完成。

二、提升科学思维

物理教学中有一种现象:老师分析问题时一讲,学生就明白了,但让学生自己解决时却不知该怎么办。针对具体现象,老师不可能把每一个问题详细地讲解到,不少学生会陷入题海,形成思维定式,从而限制思维发展。这时,物理模型方法对“举一反三”能力培养大有好处。教师如果能找到理想的物理模型,一定程度上能丰富课堂,激发学习热情,获得科学的思维方法,降低学习难度,提高课堂效率。比如“电场”,实际存在,但看不见也摸不着,研究起来无从下手,但是用“场”物质模型来进行研究,通过电场线分布图就会使学生得到直观而形象的感觉。

三、感悟科学探究

科学探究是一种学习方法,也是学习的内容,还是一种精神。在物理教学过程中,教师运用物理模型,引导学生进行科学探究,推证出物理规律。如,借助牛顿的高山实验引导学生探究人造卫星的理论原理:用不同的速度在一非常高的山上水平抛出物体,抛出时的初速度越大,落地点与山脚间的距离就越远,当速度足够大时,物体就不能再落回到地面上,它将围绕着地球旋转,成为地球的一颗卫星。

四、形成科学态度与责任

物理模型反映了客观事物在实际情况中某些方面的特征,它是建立在一定的事实与已有理论基础上的理想化对象,它与客观的实际情况并不能完全等同。物理模型中既存在着客观依据,又存在着主观因素;既存在着可靠事实,又存在着猜想内容;因此,形成对科学和技术应有的正确态度以及责任感是非常重要、也是非常必要的。例如,在讲原子结构时,可以讲汤姆孙发现电子和其徒弟卢瑟福利用α粒子散射实验推翻师傅的“枣糕模型”,最终提出“核式结构模型”的过程进行简要介绍,学习他们实事求是,不迷信权威,敢于大胆质疑,追求创新的精神。

从不同的角度去研究某一物体,同一个物体可以被视为不同的物理模型,因此,在教学的过程中,教师要充分考虑到现阶段学生的学习状态以及所需传授内容的特点,做出相应的变化调整,不能把某一种教学模式作为一个固定的模式来使用,物理模型方法教学中主要的是教思维方法,培养学生的学习能力,提高学生的科学素养,使学生更加准确科学地掌握物理知识,要注重以学科大概念为核心,以主题为引领,充分培养学生社会责任感、创新精神、实践能力,促进学科核心素养的落地落实。