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        高中物理課堂模型教學(xué)的實踐研究

        2020-08-06 14:28:56陳小飛
        考試周刊 2020年67期
        關(guān)鍵詞:高中物理課堂

        陳小飛

        摘 要: 作為常見的知識載體,物理模型教學(xué)時常在高三物理一輪復(fù)習(xí)中出現(xiàn),要通過合理教學(xué)保證學(xué)生理解模型蘊含的知識和規(guī)律,為學(xué)生運用知識奠定扎實基礎(chǔ)?;诖?,文章結(jié)合高三物理一輪復(fù)習(xí)特點,從模型建構(gòu)、分析、拓展和應(yīng)用四個層面對模型教學(xué)方法進行了探討,為高中物理課堂教學(xué)提供參考。

        關(guān)鍵詞: 高中物理課堂;模型教學(xué);高三一輪復(fù)習(xí)

        一、 引言

        高中物理具有模型化的特點,運用物理模型開展教學(xué)也能使學(xué)生的思維能力得到較好培養(yǎng)。在高三物理一輪復(fù)習(xí)階段,需要引導(dǎo)學(xué)生加強物理知識理解和運用,促使學(xué)生完成知識和技能鞏固,還應(yīng)在物理課堂引入模型教學(xué),使教學(xué)效果得到改善。因此,加強高中物理課堂模型教學(xué)的實踐研究,以便一輪復(fù)習(xí)效果得到有效促進。

        二、 高中物理課堂模型教學(xué)分析

        在高中課堂教學(xué)中,學(xué)生將遇到大致三類物理模型,具體包含對象模型、條件模型和過程模型。其中,對象模型用于對研究對象進行代替,例如質(zhì)點、輕桿、檢驗電荷等;條件模型用于對研究條件進行理想化處理,如恒力、光滑表面等;過程模型用于將物理研究過程進行簡化,因為物理過程受多重因素影響,只有忽略次要因素才能完成問題分析,如勻變速運動、非彈性碰撞等。尤其是在高中物理解題中,要求學(xué)生具備一定的物理基礎(chǔ),能夠?qū)⒄莆盏奈锢碇R與問題情景結(jié)合在一起,歸結(jié)成熟的物理模型,促使問題得到順利解答。但就實際情況來看,模型稍有變化,學(xué)生就難以識別,盡管學(xué)生已經(jīng)熟悉了此物理模型,也難以將陌生物理情景與模型聯(lián)系在一起,難以通過類比建立過程模型,無法完成知識遷移,使得學(xué)生在物理問題解答上能力不足。開展模型教學(xué),以物理模型為核心引導(dǎo)學(xué)生加強物理知識運用,促使學(xué)生具備模型構(gòu)建、分析和運用等能力,因此能夠加強學(xué)生能力鍛煉,使學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)得到提升。

        三、 高三物理一輪復(fù)習(xí)與模型教學(xué)

        高三物理一輪復(fù)習(xí)并非是對高中物理知識進行重新講解,而是需要對學(xué)生基礎(chǔ)知識和基本技能進行鞏固,引導(dǎo)學(xué)生深化知識理解和加強知識運用,達到有效復(fù)習(xí)的目標(biāo)。而開展模型教學(xué),能夠督促教師引導(dǎo)學(xué)生加強物理問題實踐分析,在對已有知識進行復(fù)習(xí)的同時,能夠得到知識面的擴大,并對已掌握的知識和技能進行鞏固。在模型教學(xué)中,運用模型解題,能夠使學(xué)生從對物理問題的單一認識變?yōu)榧訌娢锢磉^程的探索,幫助學(xué)生找到正確的解題思路,繼而得到學(xué)習(xí)效率提升。因此在高三物理一輪復(fù)習(xí)中開展模型教學(xué),能夠使復(fù)習(xí)效果得到增強。

        四、 高三物理一輪復(fù)習(xí)中的模型教學(xué)實踐

        (一)巧設(shè)情景,引導(dǎo)建模

        在高三物理一輪復(fù)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)完成了較多知識點和公式學(xué)習(xí),但由于理解不深容易發(fā)生混淆。為幫助學(xué)生加強理解,教師還要進行物理情景創(chuàng)設(shè),引導(dǎo)學(xué)生加強物理知識理解,順利進行物理模型建構(gòu),在夯實知識的同時,理清各知識點的聯(lián)系,從而得到知識網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)。例如,在學(xué)習(xí)“帶電粒子運動”的內(nèi)容時,為使學(xué)生能夠充分理解電場和磁場分別對帶電粒子產(chǎn)生的加減速和偏轉(zhuǎn)、回旋作用,在復(fù)習(xí)課上還要先引導(dǎo)學(xué)生對“回旋加速模型”的有關(guān)知識進行復(fù)習(xí)。如圖1所示,為回旋加速器模型,以兩個D形金屬盒為核心,分別接在高頻電源兩極,處于勻強為B的強磁場中。盒子間存在窄縫,寬為d,附近存在粒子源S。學(xué)生根據(jù)之前學(xué)習(xí)到的帶電粒子加速度原理,能夠?qū)牧W釉催M入的質(zhì)子加速或減速情況展開分析,完成“交變電壓周期和離子運動周期相同”的知識點鞏固。完成經(jīng)典模型復(fù)習(xí)和運用后,教師可以通過簡單改變條件探索勻強磁場回旋、偏轉(zhuǎn)問題,引導(dǎo)學(xué)生重新建立模型,通過應(yīng)用模型解決物理問題。具體來講,就是假設(shè)D形盒半徑R遠遠大于d的情況下,質(zhì)量m、電荷量q的粒子從A處發(fā)射,要求學(xué)生分析粒子從靜止到加速到出口需要的時間。通過學(xué)習(xí)探究,學(xué)生可以理清思路,在排除重力、相對論效應(yīng)的基礎(chǔ)上,認識到粒子回旋加速最大動能與盒子半徑和磁場磁感應(yīng)強度密切相關(guān)。通過逐步引導(dǎo),能夠避免學(xué)生對基本模型進行盲目套用,以至于在物理解題中陷入思維定式。在遇到蘊含相同物理知識和規(guī)律的問題時,做到能夠?qū)ξ锢碇R、公式等進行提煉,使構(gòu)建的模型得到適當(dāng)修改,繼而得到問題解決和驗證能力的培養(yǎng)。

        圖1 回旋加速器模型

        (二)分析模型,深化理解

        在高三物理教學(xué)中,教師需要進一步培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題等能力,以便使學(xué)生能夠順利處理各種物理問題。在高考題中,將對學(xué)生運用物理規(guī)律和方法解決問題的學(xué)科能力進行重點考查,要求學(xué)生在建立物理模型后,能夠通過模型分析解答問題。為使學(xué)生達到深度思考的層面,教師可以由淺入深的完成模型梯度設(shè)定,引導(dǎo)學(xué)生了解模型本質(zhì),自覺完成知識遷移學(xué)習(xí)。例如,在學(xué)習(xí)“物體所受摩擦力變化和運動變化”的問題時,可以建立孕體模型。在研究板塊疊加體的內(nèi)容時,包含受力分析、牛頓運動定律等多方面的知識,分析過程中容易出現(xiàn)思維混亂的情況,導(dǎo)致學(xué)生重復(fù)套用各種公式,解題需要花費較長時間。指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建孕體模型,可以將板塊疊加體看成是懷孕母體,根據(jù)物體運動所處時刻的狀態(tài)對模型進行簡單分類,劃分為上動下靜、下動上靜、相對靜止三類,然后對模型進行受力分析。根據(jù)模型對物理問題進行理解,能夠指導(dǎo)學(xué)生從時間、速度等角度分析物體所處狀態(tài),然后對物體受力展開系統(tǒng)分析,把握板塊疊加體運動的本質(zhì)特征。為激活學(xué)生的思維,教師可以將學(xué)生劃分為多個小組,分別對上動下靜、下動上靜、相對靜止開展討論。在討論過程中,學(xué)生可以掌握根據(jù)“母親”和“孩子”的狀態(tài)判斷是否發(fā)生相對運動的方法,確認相對靜止條件下“母親”和“孩子”速度相等。根據(jù)固定時刻狀態(tài)進行判斷,學(xué)生可以通過比較判斷摩擦力突變時刻,即相對靜止說明二者間不受力或存在靜摩擦力,相對運動說明存在滑動摩擦力。在模型分析的過程中,學(xué)生的思維可以得到不斷遞進,從而順利突破學(xué)習(xí)難點,在腦海中形成完整知識結(jié)構(gòu)體系,取得良好復(fù)習(xí)效果。

        (三)拓展模型,整合思維

        在對多種物理模型展開學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)知識進行整合,從而實現(xiàn)知識內(nèi)化,在把握物理知識關(guān)系的基礎(chǔ)上,形成一定問題分析和解決能力。使學(xué)生在面對各種與物理模型有關(guān)的問題時,都能實現(xiàn)模型歸結(jié),并通過橫向延伸實現(xiàn)模型遷移運用,繼而順利解答問題。例如,在完成“子彈打木塊”這一基本模型學(xué)習(xí)后,學(xué)生已經(jīng)基本掌握如何判斷完全非彈性碰撞問題,針對復(fù)雜多次碰撞情況也可以通過轉(zhuǎn)換參考系分析子彈在木塊中的運動位移,列出系統(tǒng)能量守恒公式。但實際上,這一公式還涉及彈簧力、電場力等不同力,能夠?qū)δP瓦M行拓展,使學(xué)生完成知識遷移,學(xué)會運用過程模型解決相關(guān)問題。在實踐教學(xué)中,教師可以先進行模型簡單拓展,要求學(xué)生解決“靜止光滑水平面上,小木塊以水平速度撞上右端豎直擋板”的問題。憑借之前換位思考經(jīng)驗,學(xué)生可以確認木塊與擋板間的作用是否依然具備“子彈打木塊”的模型特征,在確定小木塊相對位移后,思考多次碰撞能量損失問題。在學(xué)生已經(jīng)完成思維轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上,教師可以對模型進一步拓展,如提出“木塊與一端被固定的輕質(zhì)彈簧發(fā)生碰撞”等問題。此時,學(xué)生接觸到的物理情景已經(jīng)發(fā)生變化,但是仍然具備典型模型特征。對前面積累的知識進行運用,學(xué)生能夠?qū)Ψ菑椥耘鲎驳倪^程模型進行建構(gòu)和分析,從能量守恒角度尋求問題解決答案。

        (四)體驗應(yīng)用,融會貫通

        引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)、分析物理模型,并對模型進行拓展,目的在于使學(xué)生能夠在各種變異空間中完成思維轉(zhuǎn)換,從而根據(jù)自身掌握的事物本質(zhì)加強模型創(chuàng)造性運用,得到思維品質(zhì)的改善。在學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)得到培養(yǎng)的情況下,面對現(xiàn)實生活中各種復(fù)雜的物理問題,才能從不同角度進行分析,避免片面、刻板地看待問題。從物理解題角度來看,則要引導(dǎo)學(xué)生加強物理模型應(yīng)用體驗,以便在高三物理一輪復(fù)習(xí)時做到對物理規(guī)律進行融會貫通,能夠解答各種問題。例如,在對“磁會聚和磁發(fā)射”的內(nèi)容進行復(fù)習(xí)時,學(xué)生已經(jīng)掌握“磁會聚和磁發(fā)射模型”運用方法,形成了相應(yīng)知識框架,教師可以通過實際訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生模型靈活運用能力。具體來講,就是在完成典型例題講解后,設(shè)定“半徑R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面勻強磁場,強度為B,右側(cè)存在豎直感光板,圓弧頂P發(fā)射速度v、質(zhì)量m、電荷量q的帶電粒子”題干,分別提出“對準(zhǔn)圓心射入,求粒子運動時間、速度水平分量”“以任意角射入,證明粒子離開磁場后能否垂直打在感光板上”兩個子問題,以實現(xiàn)問題拓展延伸。在實際分析的過程中,學(xué)生需要先根據(jù)題目條件建立磁發(fā)射模型,判斷粒子在磁場中做勻速圓周運動,然后利用牛頓第二定律進行求解。在第二問題解答時,需要建立新模型,得到帶電粒子運動方向與入射方向無關(guān)。在全面回顧所學(xué)知識的同時,采取不同模型求解同一道題目,可以使學(xué)生解決問題的思路得到開拓,能夠在加強學(xué)生解題能力鍛煉的同時,學(xué)會以變式尋求問題答案,繼而在物理解題中做到舉一反三。

        五、 結(jié)論

        作為以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,高中物理要求學(xué)生積極動腦思考,加強物理問題的實踐探索。開展模型教學(xué),能夠指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合不同物理情景對想要研究的物理問題進行確認,并通過建模完成物理問題探究。因此在高三物理一輪復(fù)習(xí)中,運用模型教學(xué)能夠加強學(xué)生基礎(chǔ)知識和技能鞏固。在實踐教學(xué)中,還要圍繞模型構(gòu)建、分析、拓展和應(yīng)用指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí),以便取得良好復(fù)習(xí)效果。

        參考文獻:

        [1]劉宇虹.簡約課堂框架下高中物理深度學(xué)習(xí)的創(chuàng)設(shè)——以高三復(fù)習(xí)課“傳送帶模型”的教學(xué)為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2019,48(24):8-9.

        [2]汪小明,魯小東.基于核心素養(yǎng)的高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)探討——以“碰撞中動量守恒定律的應(yīng)用”為例[J].物理通報,2019(7):79-84.

        [3]李宏彬.高三物理第一輪復(fù)習(xí)策略探究[J].成才之路,2019(12):90.

        [4]王彩宇.物理模型教學(xué)在高三物理復(fù)習(xí)中的實踐策略[J].科學(xué)咨詢(教育科研),2018(5):92-93.

        作者簡介:

        陳小飛,浙江省溫州市,浙江省蒼南中學(xué)。

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