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高中物理模型的教学策略研究方案
衢州高级中学丁萍
一、课题的现实背景及意义
物理学科的研究对象是自然界的各种物体和最普遍的运动形式,因为世界上没有完全相同的物体,也没有完全相同的运动,所以对于事物的研究,就需要抓住其主要的特征,舍去次要的因素,经过合理的简化,形成抽象概括了的“模型”。可以说物理学是由一系列原理相关的物理模型组成的网络,物理模型则是高中物理知识结构的基本单元。
1、物理模型的教学价值
物理教学中往往会发现高中学生难以全面地认识物理模型,造成无法准确地识别模型、无法顺利地应用模型解决物理问题。可是,如果教师在课堂上将相应的物理情景描述出来后,也就是说教师将实际问题转化成模型呈现出来,大多数学生就可以很容易地选择规律列式求解了,可见学生对物理模型的认识和掌握程度决定了其学习物理的成效。在课堂教学中渗透模型意识,突出学生的主体性,培养学生的建模能力,可使学生对物理本质的理解更加细致深入,对物理问题的分析更加清晰明了。
建构主义学习理论认为,知识不是通过教师传授获得的,是学习者在一定的情景下通过意义建构的方式获得的;现代认知心理学认为,长时记忆中的信息不能提取或提取失败的原因是失去了有助于回忆的编码线索,或者在贮存时没有适当编码。让学生掌握物理模型的构建方法、注重模型建立的过程,正是利用物理模型解决物理知识的建构和编码组织工作,强调模型的立体面,可以提高学生的科学素质,掌握物理学主要思想方法,为学生终身学习打下基础。
2、物理模型教学的现状
教师平时在课堂中教学的方法将影响着学生的思维习惯。学生的思维习惯是学生的基本素质,对学生的终身发展起作用。对于物理模型的教学,当前高中物理教学中比较流行的教学法是“模型展示,应用举例”。即:先用准确、概括的
语言或图示介绍某个实物模型或过程模型意义和规律,然后用具体的例子来说明它,再用相似的练习题来巩固它。而这些物理模型往往是教师在多年的教学实践中的经验积累或是借助别人的总结和经验,并不是来源于学生的亲身体验,这种教学法的基本特征是“记住”和“套用”。实践证明其教学效果是将物理模型当成一种知识灌输给学生,让学生死记硬背,会导致学生的生搬硬套,更谈不上有利于学生科学素养的培养。
目前物理模型教学的问题还体现在许多教师没有考虑到学生的心理特征和认识水平,不同教学阶段物理模型的建立、引入及应用无序、重复、杂乱。把新课、阶段性复习、高考复习等不同阶段的模型教学,都定位在“模型的全面展示、熟练运用模型”这单一目的上,学生的主动建模能力得不到全面提高。
3、研究物理模型教学策略的意义
作为物理教学的重要内容,物理模型的教学过程也应体现物理《课程标准》中提出的物理教学的三维目标,即知识与技能、方法与过程、情感、态度和价值观方面的目标。因此研究物理模型的教学策略有利于三维目标的实现,提高物理模型教学的实效,使学生在解决物理问題时能清晰地构建出情景条件的物理模型,迅速找到解决问题的方法,从而提高学生的科学素养。
二、国内外关于同类课题的研究综述
1、物理“模型教学”的理论基础
在国际教育改革的探索中,建构主义的理论越来越受到重视。它是认知主义中学习理论的一个重要分支,是在认知主义基础上发展而来,同时又吸收了人本主义的一些要素,成为后现代思潮中教育理论和实际教学的指导性理论,物理“模型教学”正是在建构主义理论的指导下形成的。建构主义学习理论认为,知识不是通过教师传授获得的,是学习者在一定的情景下,借助于其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资源,通过意义建构的方式获得的。
基于建构主义的“模型教学”对教学策略提出了一些新的要求,例如:一是要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者;二是要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者;三是要求教学过程使用全新的教育思想、教学模式、教学方法、教学设计等。为了发挥学生的主动性、积极性,相应的教学设计主要
围绕“学习策略”和“学习环境”两个方面进行。前者是整个教学设计的核心——通过各种学习策略激发学生去主动建构物理模型;后者则是注重模型建立的过程,强调模型的立体面,旨在提高学生的科学素质,掌握物理学主要思想方法,为学生终身学习打下基础。
2、国内同类课题研究现状
现在国内有关物理模型的研究越来越多,已从三年前的单一模型在解题中的应用类型转为挖掘物理模型在课堂教学上的应用,着重研究物理模型对学生思维能力的培养,这类研究已涉及到众多模型的归类与应用,被许多一线物理教师用来整合学科知识,大大提高了教学成效。如《大众科技》,,,,年第,,期刊出的“模型法”在物理教学中的应用(作者:陈五立)等文阐述了如何利用物理模型中知识、规律、方法教学提高学生的思维品质。
在总结与对比的过程中,我们逐渐确立了在他人研究的基础上完善物理模型教学策略的研究,努力做到既能发挥教师的主导作用,又能充分体现学生的认知主体作用,既注意教师的教,又注意学生的学,把教师和学生两方面的主动性和积极性都调动起来,优化教学过程和学习效果,根据物理学科的教学任务、内容、学生的具体情况,引导学生主动构建物理模型,掌握物理建模的方法,培养学生创新能力。
三、课题研究的内容及预期目标
(一)课题研究的目标
1、开发设计适合学生课堂上参与构建的物理概念、规律模型,唤起学生的探究意识,创设良好的探究氛围,削除学生对物理模型的神秘感。
2、研究适合学生认知心理的构建物理模型的方法,设计形式丰富多彩的教学模式,增加学生体验性探究的机会,培养学生的建模能力。
3、拓宽学生体验渠道,开展课外研究性学习,让学生在实践活动中学习建立物理模型,并能灵活运用物理模型解决一些实际问题。
(二)课题研究的内容
1、深入学习建构主义理论,用理论指导实践,提高研究的科学性。
2、收集整理教材中的物理概念模型、实物模型和过程模型,形成丰富的模型教学包。
3、研究在新课阶段的模型教学策略,研究如何有效地帮助学生认识物理模型的构建过程及模型所包含的物理概念及规律,为学生自己构建模型打下认识基础。
4、研究如何利用物理模型进行探究式教学,引导学生尝试自己建立模型,探索有效的模型构建方法的教学策略,提高学生的思维品质,使学生形成建模型、用模型的物理思想。
5、研究总复习阶段物理模型的教学策略,研究如何培养学生利用模型方法解决实际问题的能力,使学生学会具体问题具体分析的方法。引导学生主动完善模型,并最终形成一个有效的解决物理问题的程序模型。做到“心中有模,手中无模”,灵活运用模型构建的方法,并能创新模型。
6、检测各阶段研究成效。运用科学的实验方法,对某些方法的效果进行对比实验并检测,通过调查研究找出规律,为研究提供第一手的实践资料。
四、初期研究成果
2003年12月,由本课题负责人丁萍老师主持的课题研究“用物理模型链接知识、规律和能力(2002年衢州市重点规划课题)”结题并获奖。本课题研究总结整理了高中物理的典型模型,并在实践中渗透模型的教学,发现了物理模型教学对提高学生学习物理的能力是有效、可行的。课题成果多次在衢州市物理教研室举办的教学研讨会上做为经验交流进行推广。
2006年12月,由本课题负责人丁萍老师主持的“新课程视野下高中物理模型教学(2005年衢州市重点规划课题)”顺利结题并获奖,该课题对物理模型教学进行深入的研究,研究表明物理模型教学可以激发学生的学习兴趣,加深对物理知识的理解和物理内涵的领悟,培养学生的思维能力。并提出了新课程背景下物理模型教学的目标:在物理课堂教学中贯穿典型物理模型的引入、构建、应用、创新,并以此为平台承载物理思想方法的教育。本课题成果(论文)“新课程视野下的高中物理模型教学”发表在2007年第4期《教学月刊》(中学版),并被人民大学书报资料中心2007年第7期《中学物理教与学》全文转载。
五、课题研究的步骤及人员分工
本课题研究周期为三年,分为四个阶段:
2008年1,3月实验准备阶段:全课题组人员明确任务,广泛收集中外物理
课堂教学改革的理论及实践资料,认真系统地学,统一思想,加深对本课题研究的目标及内容的理解。
2008年3,12月实验阶段:课题组成员按分工,通过研究课题标、教材,进行集体教研活动,确定实验教师,上好试验课,及时记录课堂效果,进行对比分析,对学生和听课教师进行调查研究。
2009年1,7月成果形成阶段:课题组成员汇报自己的研究工作及成效,上交实验材料,包括理论研究综述、典型案例、论文、实验数据记录、调查分析结果等。
2010年5月成果评价及完善阶段:邀请专家对课题研究进行2009年7月,
鉴定评估,在前期研究的基础上对研究成果进一步修改和完善,上交课题研究报告。
人员分工情况:
季超群课题研究顾问
丁萍课题组负责人,负责课题研究组织工作,负责成员的理论学习及培
训,负责开设十节试验课,负责课题报告撰写
季超群负责研究新课阶段模型教学的有效策略,收集相关案例,负责对试
验课的进行课堂实录整理,开设三节试验课。
胡小伟负责典型课例的录像刻录工作,负责相关课件的制作,负责多媒体
在模型教学方面的作用研究
姜慧萍负责资料的收集及整理工作,负责调查研究,对比分析工作
邱美珍负责资料的收集及整理工作,负责调查研究,对比分析工作六、课题研究的条件分析
本课题研究得到学校的大力支持,同意帮助课题组和浙江师范大学物理系相关专家进行合作,同时也得到市教研员的大力支持。课题组负责人多次负责或执笔省、市课题的研究,有较丰富的实践经验。本课题是在“用物理模型链接知识、规律和能力”、“新课程视野下高中物理模型教学研究”这两个已结题并获奖的市重点课题研究的基础上进一步深入的研究,有着较为成功的经验和基础,是物理模型教学系列研究,是对前期研究的补充,更是拓展了研究的视角,符合新课程的理念,有一定的理论支持。
课题组力量强大,吴亚梅老师也是一直关注物理模型教学的研究,能积极投身尝试新的课堂教学形式,在2006年市物理优质课评比中取得了第一名的好成绩。胡小伟老师是物理系毕业的信息技术教师,精通多媒体的制作和运用,对本实验研究提供了有力的技术支持。
七、经费预算及经费来源
本实验用于购书、订阅杂志、超工作量补贴、聘请专家指导、外出学习参观等费用预计达七千元左右,通过学校支付部分、个人预支部分,结题后学校及相关部门奖励的方式支持研究。
参考文献:
刘冠军、王维先著:《科学思维方法论》,山东人民出版社,2000年4月第1版。徐志长:《高中物理科学方法教育的研究》,《课程?教材?教法》,2002年第6期。赵清福:物理模型教学与创新能力的培养