高中学生物理建模能力培养的系统性研究

发布时间：2016-06-18 05:05

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第二章 课题研究的理论依据

2.1 建模理论

在国内，关于物理建模在高中物理教学中的研究并不少，但比较零散，多数情况只是在遇到某些需要建模的习题时教师才会偶尔讲一下，缺乏自觉性和系统性[12]，只有极少数教师把对学生物理建模能力的培养贯穿于高中物理教学的整个过程中，至于更高层次的建模理论更是少之又少。而在国外，物理建模思想很早就被提出了，有许多致力于建模理论研究方面的专家（如美国著名教育家 DavidOrlin Hestenes），他们经过多年的研究和实践，普遍认为物理建模在高中物理教学中具有极其重要的作用，学生通过物理建模，更容易学好物理，教师通过模型教学法也更利于自生专业知识方面的成长[13]。

2.2 思维理论

物理建模实际上就是通过各种教学手段和有针对性的训练，在学生头脑中建立一个学生可以轻松地想象出来的物理模型，这个模型可以是具体的某一物理现象，也可以是一个物理过程[14]。而要让物理现象及物理过程能够完整地在大脑中再现，需要较好的形象思维能力。从思维理论的角度来看，思维是可以分成不同层次的，而一个复杂的思维过程，往往是直觉思维、形象思维和抽象思维相互结合、共同作用的过程[15]。三种思维方式构成一个金字塔一样的关系。而形象思维作为对信息传递的客观形象体系进行感受、储存，结合主观的认识和情感进行识别，它是抽象思维的基础。由此可见，，通过物理建模的学习，可以提升学生的形象思维能力，在学生头脑中存储随时可以调用的物理模型，可以有效降低学习物理的难度。

第三章 高中生物理建模能力培养的理论研究...... 7

3.1 物理模型的定义及分类..........7 

3.2 物理建模的意义..........8 

3.3 物理建模的实施...10 

3.4 本章小结............12

第四章 高中生物理建模能力培养的实践...............13

4.1 物理建模能力掌握情况调查与分析.............. 13 

4.2 培养物理建模能力的途径和策略............13 

4.3 教学中运用建模能力培养的作用分析......... 27 

4.4 本章小结........30

第五章 结 语...................31

第四章 高中生物理建模能力培养的实践

4.1 物理建模能力掌握情况调查与分析

在进行建模能力培养之前先对学生的建模能力现状进行一个调查，目的是通过此调查初步掌握学生建模能力的现有水平，以便发现存在的问题，进行有针对性地教学，为此特设计了一个调查表，具体内容见（附录 1）。调查对象是高三6、7、8 三个班。其中 6 班和 7 班是普通班，8 班为实验班。本次调查发放调查问卷共 117 份，回收 117 份，剔除无效问卷 5 份，实际有效问卷为 112 份。在对结果分析之前，先对问卷内容进行一个预处理，将问卷调查中的题目分成三个类别（维度），分别是学生现有的物理成绩水平（简称现有水平），学生对物理建模的认识（简称建模认识），以及教师对学生生建模能力培养的现状（简称培养现状），见（表 3）。

4.2 培养物理建模能力的途径和策略

根据迁移理论可以知道，当学生熟练掌握了一种物理模型以后，在遇到类似的问题时，学生就已具备通过联想、类比已经学过的模型与新遇到问题的能力。他们一旦发现新问题与已学过的某一模型为同一类型后，就能快速地通过知识迁移建立新模型解决问题。类比与等效的途径进行建模是一种行之有效的方法，比如学生在学习了必修 2 中的物体在竖直平面内的圆周运动以后，遇到选修 3-1 中带点粒子在电场中的圆周运动时候，就有可能通过类比和等效的方法建立模型，把电场力与重力进行类比，将电场力等效成重力进行建模，进而对于粒子既受电场力又受重力的复杂情况进行建模，将重力和电场力的合力看成新的“重力”，学生会发现这些其实都属于同一类模型。
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第五章 结 语

本文在分析高中学生认知和思维特点的基础上，通过查阅中外文献，对比中美建模教学及研究现状，提出了培养高中学生物理建模能力的建议，经过理论分析和实践检验，证明具有较强的可操作性和有效性。同时也指出，教师在培养学生建模能力的实践过程必须注意的问题，因为能力的培养和获得毕竟是一个长期的过程，要求教师要有足够的耐心，绝不能急于求成，要加强对学生的正面引导和鼓励，使之能持之以恒地主动参与到建模能力训练。笔者通过一个学期的教学实践，发现实验班的物理建模能力有了较大的提高，并且发现男女生之间并没有明显的差异，通过多种形式的物理建模能力的培养，使得学生的物理学习能力和学习效率有了较大提高，建模意识也大大增强，有利于构建良好的物理知识体系，加强了理论联系实际的能力，遇到实际物理问题束手无策的状况明显减少，特别是通过建模思维的系列训练，学生的形象思维能力得以提高，解决实际问题的能力也明显提高。

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参考文献（略）

本文编号：58537