文档介绍：科学教学中应加强建模能力的培养
内容摘要:模型是一种重要的研究方法,研究问题时可忽略一些次要因素的干扰,将客观事物的本质抽象成一定的模型,便于得出科学结论。教学时可以借助实物、图片、挂图、动画、实验、习题等建立模型,也可以采用虚拟、类比的方法建立模型。建模能力的培养需要贯穿在整个教学中,通过实验、探究以及一些开放性的思维训练,结合课内外教学,分层次地推进。
关键字: 模型建模方法建模能力
问题的提出
“模型”是一种很重要的研究方法。它是分析研究问题的主要手段。无论试题情景多么新颖多变、与日常生活联系多么紧密融合,大都可以归结为学生熟悉的模型。教师要善于指导学生运用已知的科学原理、规律、熟悉的解题方法、经验去分析、寻找事物间的本质联系,寻求解决问题的途径和方法,从而不断提高他们解决实际问题的能力。
但学生在应用时往往就事论事,就题论题,缺乏处理实际问题的思维策略和技巧,不善于运用“模型”的巧妙沟通。现行中考的命题趋向,要求在教学中体现“从生活走向科学,从科学走向生活”的思想。即要引导学生在研究问题时建立最简单的、最贴切的模型。所以,在科学教学中加强学生建模能力的培养,显得尤其重要和迫切。
本文将从模型的概念、建模的方法和途径、建模能力的培养等方面作以下阐述。
问题的研究
1、什么是模型
通俗地说,如果被研究的对象(现象或过程等)跟已知的事务(现象或过程等)中的一部分相似,则后者可称作是前者的模型。但是这种表述是粗略的,还可做进一步的表述:“模型”是事物或过程的内在特性及其相互关系的简洁性、仿真性的表述,是众多事物或过程的典型代表,是抽象思维的形象化表示,是理论的基本框架。例如:船闸、茶壶是一个连通器模型;盘山公路、螺丝、斧子是一个斜面模型;抽水机抽水、人爬楼梯是一个做功模型等。
什么要引入模型
引入模型的目的在于简化复杂的条件,突出解决研究对象的本质因素,准确而简明地得出科学结论。例如,简单机械的许多结论,就是在忽略机械的自重、摩擦、形变等条件下,即在“理想机械”的条件下得出的。如将上述因素一概予以考虑,则无法得到一个普遍的结论。
分析和解答科学问题的过程,就是建立模型,使用科学规律的过程。引入了模型,就可以用模型来解释某些运动规律、实验现象,进行严格地计算;有时还能根据模型作出科学预言。模型法是一种重要的科学思维方法,能培养学生的抽象思维能力和解决实际问题的能力。那么怎样在实际问题中建立正确的模型呢?
建立模型的方法、途径
从模型的形成和运用来看,有如下的特点:“问题→建模→扩展完善模型→应用→新的问题和更广泛的模型→……”。用式子概括为:
理论模型实践。
建模的主要程序是:按照研究对象的运动规律和研究目的,舍去或忽略其余的诸因素,将客观事物的原型抽象为认识论上的模型;通过对模型的研究,获得对客观事物原型的更本质、更深刻的认识。
建立模型的主要途径有:
(1)借助实物、图片、挂图、动画等多媒体直观演示,建立模型
心理学研究表明,人脑对事物的认识是从表象开始的。初中学生正处在形象思维偏强,抽象思维相对偏弱的阶段,在教学中,应尽量多地借助实物、图片、挂图、动画等多媒体直观手段,演示抽象问题,为模型的建立形成表象基础;而且色彩鲜艳的画面、具体生动、活动多变的事物、奇异罕见的现象最容易引起学生的兴趣和注意。
(2)列举