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基于原始物理问题促进学生物理模型构建的策略

时间:2018-03-02 23:41:11  来源:互联网整理  作者:匿名  TAG:

  一 、绪论2

  (一)研究背景2

  (二)研究意义3

  1.理论意义3

  2.现实意义4

  (三)国内外研究现状5

  1.国外研究现状5

  2.国内研究现状7

  (四)研究内容9

  二、理论基础10

  (一)教育学理论基础10

  1.实用主义教育10

  2.教育生态学10

  2.2学习理论基础11

  2.2.1.情境认知理论11

  2.2.2建构主义理论12

  四、基于原始物理问题提升高中生构建物理模型能力的调查分析13

  (一)调查目的13

  (二)调查方法13

  (三)调查内容13

  (四)调查结果统计14

  (五)调查结果分析14

  三.基于原始物理问题提升高中生构建物理模型能力的相关理论探讨17

  (一)原始物理问题17

  1.原始问题的定义17

  2.原始物理问题与物理习题的对比分析19

  3.原始物理问题的特点20

  4.原始物理问题的解决过程23

  (二)物理模型25

  1.物理模型的定义25

  2.物理模型的分类27

  3.物理模型的特征29

  (三)物理模型构建30

  1.物理模型构建的含义30

  2.物理模型构建过程的思维和方法分析31

  (四)原始物理问题与构建物理模型能力之间的关系32

  五.基于原始物理问题提升高中生构建物理模型能力的教学策略32

  1.原始物理问题的搜集与编制32

  一 、绪论

  (一)研究背景

  物理学是自然科学领域的一门基础学科,研究自然界物质的基本结构、相互作用和运动规律。物理学基于观察和实验,建构物理模型,应用数学等工具,通过科学推理和论证,形成系统的研究方法和理论体系。(课程标准)普通高中物理课程标准(2017年版)中将:具有建构模型的意识和能力(课程标准)明确作为物理课程的目标。从物理学科的课程性质以及课程目标中我们可以看出,对于高中生来说,建构物理模型能力是必不可少的也是非常重要的。因此,在物理教学中提升学生建构物理模型的能力就显得十分必要。但是,在物理教育教学中,学生虽然记忆了很多的物理概念、物理规律,也训练了大量的物理习题,(书原始问题教学研究3)学生建构模型的意识和能力似乎并没有取得令人满意的结果。学生在面对实际生活的物理问题时不能迅速的做出判断,(书原始问题教学研究3)不知道从何下手,头脑中的物理知识与物理问题不能进行有效的连接,学生无法通过建构适切的物理模型来解决物理问题。这也引起我们的思考,物理学进入我国已有一个多世纪,百年多来,物理学在我国根深茎茂,枝繁叶盛,我国在物理学的教育与研究中取得了一定的成就,但是,新中国成立60多年来,我国还没有诺贝尔物理学奖获得者,但是华裔物理学家李政道、杨振宁、丁肇中等已获得这一奖项。分析这种现象产生的原因,除去历史根源与经济基础的差距以外,还有一个重要的原因,这就是物理教育思想和物理教育方法的落后。(原始物理问题教学研究)

  目前的物理教育教学还存在着,“填鸭式”的教学方法,教学过程中教师习惯让学生记住一些物理模型以及利用这些物理模型解决习题的经验,很少会启发

  引导学生分析物理模型建立的过程,这样只是把知识灌输给学生,学生运用科学思维方法建构物理模型的能力不能得到很好的提高,对物理模型的理解掌握也不够深刻。(王少静,研究背景)

  STSE教育理念已成为我国科学教育改革的潮流和热点,(豆丁)普通高中物理课程标准(2017年版)提出:高中物理课程在义务教育的基础上,引领学生认识科学的本质以及科学、技术、社会、环境(STSE)的关系。学生学习物理知识要联系生活实际,把物理知识运用到实际的物理问题上,体会科学技术社会环境之间的关系,但是在应试教育的指挥棒下,通常教师会用习题来训练学生,导致学生只习惯做物理习题,对物理事实的本质和科学方法却知道的不多(张青霞,研究背景),很多时候面对来自生活的原始物理问题时束手无策 ,不能从题目中提取相关信息,抽象出物理研究对象,对物理过程不能形成清晰的图景,(张青霞)学不以致用的现象非常严重。学生做物理习题只是对于物理模型的套用,而解决原始物理问题才是真真正正运用物理知识和科学思维方法建构物理模型的过程。物理现象是物理学的根源,所以从身边熟悉的生活中发现物理问题找出物理规律解决物理问题,学生不仅理解掌握了物理知识,也学到了物理方法,提升了建构物理模型的能力,同时也体会了物理与生产生活之间的关系(廖建平,研究背景)。因此,在这个背景下,提出以原始物理问题为基点,提升高中生建构物理模型的能力。

  (二)研究意义

  1.理论意义

  (1)基于原始物理问题的教学策略研究,为提升高中生建构物理模型的能力提供行之有效的办法

  物理学科在高中课程中是学生们公认的难学,其原因主要来源于物理知识的累积性、逻辑性和经验性。由于课时的限制和物理知识的逻辑性给物理教育带来了困难,为了让学生更好的理解掌握物理概念、物理规律,物理教育要求学生必须进行练习,于是,物理习题应运而生,但是物理习题中的条件控制严格且习题情境是人为设置的,因而破坏了物理教育情境的真实性,(原始 物理问题教学研究书)使学生解答习题的认知心理以及行为表现与解决实际问题的认知心理以及行为表现相去甚远,(张青霞,和刘利书)只训练了学生完整思维的一部分,不利于学生思维的发展以及科学方法的掌握。物理习题的这种特点使得习题与实际的物理问题之间产生了一条“鸿沟”,如何填平这条“鸿沟”呢?我认为可以通过在物理教学中引入原始物理问题来解决这个问题。原始物理问题解决的一个重要部分就是建构物理模型。当碰到原始物理问题时,学生通过分析、综合、抽象、概括等提取有效信息,确定研究对象,建构物理模型,运用物理知识建立方程得出答案,再对答案进行物理学的解释后得出原始物理问题的结论。学生建构物理模型的能力在解决原始问题的同时得到提升(张青霞),而且通过建构物理模型解决原始物理问题的过程也增加了学生建构物理模型的意识。因此,基于原始物理问题的教学策略研究,为提升高中生建构物理模型的能力提供了行之有效的方法。

  (2)基于原始原始物理问题的教学策略研究,为习题教学改革提供有益的启示

  物理习题教学虽然有很多值得借鉴的地方,但随着物理教育改革,涌现出很多新的物理教育理论和物理教育思想,(原始物理问题教学研究5)使得习题教学模式暴露越来越多的问题。由于习题教学存在模式化倾向,缺乏科学思维的分析,过于注重程序与计算、技巧与熟练。(原始物理问题教学研究16)导致学生在学习中不知不觉形成一种印象,认为物理学仅仅是演算,一碰到问题就想要拿起笔进行演算、推导,演算虽然是物理学的一部分,但却不是最重要的部分,物理学最重要的部分是与现象有关的(原始物理问题教学研究3)。物理学是自然科学领域的一门基础学科,大部分物理学是从现象中来的,现象是物理学的根源(原始物理问题教学研究3)而习题教学模式的缺点降低了物理学科所特有的教育价值,从而导致物理教育的低效性。(刘利)1986年,有一支外国代表团到北京的一所中学考察参观,并对该校学生的解题能力给予了高度的评价,但是却发现学生不善于解有冗余条件的问题,外国代表团出了3道题目,每个题目都有10多个数据信息,但是解决问题只需要用到三、四个信息,请五名同学来做,结果没有一个同学答对。学生认为得出答案需要把多有数据都利用上,因此不敢下手去做。究其原因,学生不擅长提取解题的相关条件,建构物理模型,得到结果,学生擅长的是通过对物理模型的套用解答物理习题。原始物理问题具有物理习题所没有的教育价值和功能,原始物理问题取材于生产生活,具有客观真实性,学生在运用原始物理问题学习的过程中,可以获得许多感性认识。弥补了物理习题远离生活实际的缺点。原始物理问题中有很多对于解决问题非本质的因素,学生在解决原始问题时需要去粗取精,略去不主要的因素,简化出原始问题的模型。从本质上来看,物理习题教学是学生运用间接经验知识解决间接经验问题,而原始物理问题教学是学生运用直接经验知识解决直接经验问题,在将实际的问题转化成抽象问题的过程中,弥补了物理习题教学的缺点(原始物理问题教学研究10)。因此,应倡导“以物理习题为基础,以原始问题为升华”将物理习题和原始物理问题的优点相结合,使提升高中生建构物理模型的能力达到理想效果。(刘利)

  (3)基于原始物理问题的教育策略研究,为学生建构物理模型能力的评价提供有价值的参考

  在学校往往是以学生的“考分论英雄”,而大多数的考试形式是让学生做试卷,采用物理习题的考查方式。通过这种方式选拔学生,使学生处在题型和模型的包围中,满脑子的木块、斜面、轻杆、小球...却不问其生活的来源,感受不到物理现象真实有趣和鲜活的一面。(原始物理问题教学研究12)通过这种方式选拔出了许多刻苦努力,训练的非常好,知识扎实的学生,可是他们的知识却是片面的,倾向于往死的方向走,(原始物理问题教学研究2)缺乏建构物理模型的能力,造成了高分低能的现象。这种考查方式也造成了人才的流失,无法将学生的能力水平真正的考查出来。

  高中生解决原始物理问题的水平和学生建构物理模型的能力有关,所以在考查学生建构物理能力的考试中可以适当的加入原始物理问题(刘利)。广大一线教师在物理教学中感受到的一个重要现象就是,考试的内容和水平直接“引导”学生重视什么,钻研什么,直接影响教师教什么和如何教。因此有着“指挥棒 ”作用的试题的质量和水准是非常关键的。(刘利)如果传统评价学生的方式和内容不做出调整和改变,物理课程标准和物理教材的编写也会受到影响。物理教学实践将继续沿袭传统的习题教学模式。因此,我认为在考试试题中用一定的原始物理问题代替物理习题 ,是提高我国考试考查方式科学化水平的一个新视角(刘利),也可以为学生建构物理模型能力的评价提供有价值的参考。

  (4)基于原始物理问题的教学策略研究,有利于渗透STSE教育

  STSE教育强调科学,技术与社会,环境的相互关系,重视科学技术在社会生产,生活环境和社会发展中的作用,是指导和实施学科教育的新理念。(百度百科)普通高中物理课程标准(2017年版)提出:高中物理课程在义务教育的基础上,引领学生认识科学的本质以及科学、技术、社会、环境(STSE)的关系。原始物理问题一般是以生产生活,科学技术的最新发现成果为素材命题的,在物理教学中引入原始物理问题,更有利于学生了解物理与人类生活,经济发展,社会环境以及科学技术的密切关系,培养学生运用科学知识解释、解决生活中的现象、问题的意识。有利于增强学生对社会和自然的责任感以及形成正确的价值观和世界观。有利于学生运用科学知识和方法理性思考经济发展,科技进步给生活环境所带来的问题。(张青霞)从此可以看出,原始物理问题教学,有利于渗透STSE教育。

  2.现实意义

  学生学习物理是为了认识自然,改造自然。(张青霞)物理概念、物理规律只有融于物现象才有生命力,才能显现出其内涵、色彩、格调,才能显示出其内在的理由、作用和功能(原始物理问题教学研究14书)进入21世纪,物理教育改革呈现蓬勃局面,涌现了很多新的物理教育理论和物理教育思想,在这些理论和思想的指导下,进行了大规模的课程改革,修订了课程标准,编写了很多风格各异的物理教材,但遗憾的是,实际的教学却没有多大的改观(原始物理问题教学研究5)。习题教学模式,“题海战术”仍然盛行,没有跳出教学脱离物理现象的窠臼。(原始物理问题教学研究5)很大一部分原因我认为是教师没有实施落实这种理论和思想的方案,由于许多一线教师的理论知识有限,再加上学生升学压力导致教师教学任务繁重,无法提出系统、适合的方案或策略改变目前教学现状的不足以实现物理与生活相结合。(李梦梦)。没有可操作性的实践策略和方法,想要实现课堂转型和学生学习方式的转变将是个无法实现的梦想。本文选择《基于原始物理问题提升高中生建构物理模型能力的教学策略研究》作为课题,所获成果将对一线教师改进教学策略提供参考和借鉴,促进教师更好的落实物理教育教学改革,提升高中生建构物理模型的能力。同时,本文对于其他学科基于原始问题提升学生建构模行能力的教学策略研究具有启示作用。


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