运用原始物理问题提高学生建立物理模型能力的研究

摘要

随着课程改革的不断深入，注重与科学、技术、社会联系的原始物理问题在中学物理教学中的地位日益凸显。但教育的有效性仍然不尽如人意。其中表现较突出的一个方面就是：学生掌握书本知识很牢固，遇到原始物理问题却只能死搬硬套，不能正确地分析物理过程，形成相应的物理图景，进而构建适切的物理模型来解决物理问题。
　　 所谓原始物理问题，泛指自然界及社会生活、生产中未被抽象加工的涉及物理的问题。它来源于客观现实中的物理现象，只是对自然或社会现象客观朴素的描述。原始问题也可称作实际问题。与原始问题相对应的是抽象问题。与抽象问题相比，原始问题具有不可比拟的开放性、实用性、探索性特点，更有助于思维过程的展现。物理新课程要求物理教学必须贴近生活和生产实际，联系社会和科技。因此，在物理教学中引入原始问题，可以更有效地推动课程改革的实施，更有利于新课程目标的实现。
　　 在解决原始物理问题的过程中，学生需将物理知识与现实的物理现象相结合，根据解决问题的需要，抓住主要因素、忽略次要因素、排除无关因素，构建理想的客体，即抽象出合理的物理模型。
　　 物理模型是整个物理学的支柱，它对物理学的发展起着举足轻重的作用。正确识别、建立并熟练使用模型化方法是中学生应具备的基本物理素质。原始问题是培养学生建立物理模型能力的宝贵资源。把原始问题模型化是一个创新的过程。原始问题的解决过程，正是从实际出发，从原型出发，再现了物理模型的建立过程，同时可以培养学生运用科学方法的习惯和多种思维能力。在物理教学中引入原始物理问题，既符合学生的思维水平，还能让学生了解学习物理模型的现实意义，激发学生的求知欲和学习兴趣，加强学生认知外化建构的训练，对学生正确理解物理模型和模型化方法有着非常积极的作用。
　　 为此，我们主张落实新课程教学理念，从物理模型的本源出发，在物理教学中引入原始物理问题，并给予学生适时的引导，让学生真正了解物理模型的建立过程以及构建物理模型的现实意义，提高学生的建模能力。
　　 选取河北师范大学附属中学高一年级的两个重点班作为实验研究对象，旨在验证“在物理教学中适时引入原始物理问题可以提高学生建立物理模型的能力”这一基本假设。通过运用原始物理问题开展物理教学的实验研究，探寻原始物理问题教学对于学生构建物理模型意识、建构物理模型能力等方面的影响，并采用调查问卷和访谈的研究方法更客观、真实地诊断两班学生对物理模型含义、学习物理知识的意义、解决问题的困难等方面的差异性。
　　 通过对两班学生的临床测试，分析统计数据和访谈结果，验证了本研究的基本假设，确认了实验方案的可行性，得出以下研究结论：第一，在物理教学中适时引入原始物理问题可以较好地促进学生建立物理模型能力的发展；第二，在物理教学中引入原始物理问题可以提高学生解决问题的能力；第三，在物理教学中引入原始物理问题对不同思维水平的学生教学效果不同；第四，随着学生学习的深入，采用原始物理问题进行教学的效果将更显著。