利用原始物理问题培养学生构建物理模型能力的教学实践研究

发布时间：2016-03-17 07:05

第一章前言

随着物理教育研究的深入，物理习题教学模式的一些缺陷越发明显，即人为地设置己知条件，，使物理情境的真实性受到破坏，而且学生在解决物理习题的认知心理和解决原始物理问题的认知心理相差甚远，这样大大地削弱物理教育的价值。[5]比如：学生习惯了用上所有已知条件就能得到答案的思维定势，一旦出现有多余条件的题目就束手无策。学生若能对己知条件进行蹄选，建立模型，就可解题。显然，我国学生不擅长建立物理模型。而从原始物理问题中构建出物理模型是解决原始问题的必经之路。这里要特别强调一点：在建立物理模型的过程中，究竟由谁来舍去原始物理问题中的次要因素，并且简化原始物理问题的结构呢？这成为原始物理问题与习题的判定标准。如果是由学生来完成这一工作，那么完成原始物理问题的建模就是学生；如果是由题目编写人员来完成这一工作，那么学生所做的工作就是解答习题。[6]由于学生缺乏的是建模能力，所以我们在习题教学中应多引用些原始物理问题，才能培养学生的建模能力，为习题改革提供借鉴作用。

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第二章理论基础

第一节相关概念的界定

原始物理问题是指自然界及社会、生产中客观存在、能体现科学概念、规律本质且未被加工的典型科学现象和事实或者对它们的模拟。其中的加工指的是分析、简化和抽象。与原始物理问题相对应的是抽象问题，抽象问题是把科学现象和事实经过一定程度抽象后加工出来的物理问题。我们平常教学中出现的习题大都是抽象物理问题。原始问题和抽象问题两者间的关系如图1所示：得出原始问题的结果，最后这些结果还要通过实践的检验，形成从实践到理论再到实践这样一个不断循环的过程。可见，学生利用物理建模思想解决原始问题的关键是把原始问题物理化，建立物理模型。这就要求学生具备一定的物理观察、分析综合能力，较强的类比、抽象概括能力以及扎实的物理学知识，而学生的这种知识能力的获得不是一朝一夕的事情，需要教师把物理建模思想意识始终贯穿在教学中，使建模意识成为学生思考问题的习惯。

第二节理论基础

建构主义的学习理论在1980年代末兴起，它将注意力的焦点集中在认知问题上。根据建构主义的观点，是内在的建构，是以社会和文化的方式为中介的。学习者通过认知、解释、理解世界中建构知识，学习者在互动中通过社会性的协商得以知识的社会构建。[5 ] 儿童关于世界的知识并不是“客观”世界的一种摹写。每一个体在其发展过程中，都通过同化和顺应来建构知识的。物理知识、逻辑数学知识和社会约定知识并不是直接获得的，而是作为个体的儿童逐步地建构起来的。我们世界里任何事物，对于大多数儿童来说，不管他们生活在哪里，总有必不可少的物理成分使他们能够建构起物理知识和逻辑数学知识。

第三章利用原始物理问题培养学生构建物理模型能力的教学策略研究 .......11

第一节原始物理问题的编制方法........11

第二节依据原始问题建立物理模型的过程与方法.......13 

第三节利用变式训练，促进模型迁移.........15

第四章利用原始物理问题培养学生构建物理模型能力的教学实践研究和效果分析.......19

第五章研究结论及反思.........37

第四章利用原始物理问题培养学生构建物理模型能力的教学实践研究和效果分析

第一节实验设计

由于本人研究对象的样本是本人所在学校高一年段执教的两个班级，若采取随机抽取的办法，将会把原有班级拆散，影响正常教学秩序。为了不影响正常的教学秩序，采用不相等控制组前测后测设计，选择自己执教的两个班级作为被试组，随机确定一个班级为实验组（Gi)，另一个班级作为控制组（G2)，两组先接受前测(第一次月考），Oi为实验组前测成绩，03为控制组前测成绩。然后对实验组实施实验处理(X)，即在实验组里，教师经常把原始问题融合到物理教学中，并经常出些原始物理问题给学生做，再针对学生解决过程中出现的问题统一讲解。再经过一段时间后，对实验组学生进行后测（期末考试），02为实验组后测成绩，0,为控制组后测成绩。

第二节前测与前测结果分析

前测试卷见附录1，前测试卷主要包含运动的描述、匀变速直线运动的研究这两章的知识。该前测试卷还包含较多需建立物理模型才能解决的题目。虽然对实验组学生的教学已经开始渗透一些原始物理问题，并利用原始物理问题培养学生物理模型能力的教学实践实施一个月了，学生初步掌握了从原始物理问题中建立物理模型的能力，但还不熟练，所以设置的试卷难度较低。以上统计结果表明：利用原始物理问题培养学生构建物理模型能力的教学实践实施一个月时，实验组和控制组整体学生前测成绩的均值相差不多，再根据独立样本T检验结果：sig=0.420〉0.05，说明实验组和控制组整体学生前测成绩在均值上没有显著性差异，从而表明了实验组和控制组整体学生构建物理模型能力的水平相当。
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第五章研究结论及反思

第一节研究结论

经过一个学期的教学实践后，对学生的建模能力进行了后测，通过对测验结果的统计和分析，得出以下结论：一、利用原始物理问题教学，可以提高学生构建物理模型的能力。前测和后测试卷基本是考察学生构建物理模型的能力，通过比较两个组成绩的独立样本T检验发现：前测成绩的均值和控制组没有显著性差异的实验组经过原始物理问题教学训练后，其后测成绩明显优于控制组。这说明利用原始物理问题教学，可以提高学生构建物理模型能力。二、随着利用原始物理问题教学实践的不断深入，培养学生构建物理模型能力的效果越明显。

第二节反思

虽然本论文完成了预期要做的研究工作，也得到了一些研究结论。但由于本人理论水平有限、实践时间短，以及实验对象少等诸多条件的限制，本研究还存在一些不足之处。一、研究的不足1、实验对象选取的局限性由于条件的限制，仅对本人执教的两个班级的学生进行测试，没有对各种不同类型的学校进行广泛测试，其他学校学生接受试验后的情况如何，有待于进一步的研究。2、实践的内容有限由于本研究实践时间短，只有一个学期，仅涉及运动学和动力学原始物理问题的教学，还不能完全反映出学生从所有原始物理问题中都能构建出物理模型。如果时间允许的话，可在教学中有针对性地渗透更多的原始物理问题教学，使测试得出的结论更具有普适性和可行性。

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参考文献（略）

本文编号：35147