理想物理模型在高中物理教学中的基础作用和意义

1、 在科学研究中,一种重要的方法就是在研究事物时常忽略事物的次要因素而抓住事物的主要因素,从而得出事物的结果、性质或规律;同样在物理学研究中,为了便于研究,人们在观察和实验时,会忽略研究对象和物理过程中的次要因素而只抓住主要因素,从而掌握研究对象的基本性质和重要物理规律。物理学是一门研究物质最普遍、最基本的运动形式的自然科学。而所有的自然现象都不是孤立的。这种事物之间复杂的相互联系,一方面反映了事物联系的规律性,同时又存在着许多偶然性,使我们的研究产生了复杂性。例如,在研究物体的机械运动时,实际上的运动往往非常复杂,不可能有单纯的直线运动、匀速运动、圆周运动。为了使研究变为可能和简化,我们常采取

2、先忽略某些次要因素,把问题理想化的方法,如引入匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动和简谐运动等理想化的运动。这就是先建立理想化的物理模型,然后在一定条件下,用于处理某些实际问题。这种把物理研究对象形式化、纯粹化的方法就是一种理想化的方法,理想化的研究对象就是物理学中的理想化物理模型。理想化物理模型是学习物理知识的重要手段和方法,在高中物理知识架构和学习中始终起着非常重要的作用。在高中物理教学过程中如何引导学生对物理模型及其科学方法的正确有效建立及其思维方法的掌握,直接关系到高中物理教学及学生学习的成败。(1模拟型模型。物理概念和规律在形式上常常是抽象的,但在内容上是具体的,对于这样的研究

3、对象我们可以采用模拟形式来描述。如电磁学中的电力线、磁感线、等势面等物理模型。这些实际不存在的线或面并非是凭空臆造,而是通过科学模型的建立,达到形象地用这些模拟的线或面使得这些看不见、摸不着难以理解的客观存在的物体、物质、规律具体化、形象化,使人们对研究对象的本质和规律得到形象化的理解和掌握,并借助这样的形象化模型对其抽象的内蕴的客观物理规律方便地进行研究。中学阶段教师的物理教学和学生对于这部分电磁学抽象物理知识和规律的学习掌握都建立在这些理想物理模型的建立之上。否则教与学都无法想象该怎么进行。(2实物模型。对物理研究对象在一定的环境下将一些次要因素忽略不计而理想化的模型。如:光滑面、质点、弹

4、簧振子、单摆、原子核结构模型、杠杆、薄透镜、理想气体、点电荷、变压器、理想电流表、理想电压表等,这些模型忽略了研究对象受到研究系统对其所施加的一些次要因素的影响作用,从而便于学习者和研究者掌握研究对象的一些基本规律和性质所建立的一种物理模型。(3过程模型。这种模型一般用于分析物理事件发生的过程,在实际的物理过程中忽略某些对物理过程而言的次要因素时往往可抽象为理想化的变化过程。如:热学中气体的等温变化、气体的等压变化、气体的等容变化;动力学中的弹性碰撞、简谐运动、匀速直线运动、抛体运动、自由落体运动;电学中的恒定电流、等幅振动等等都是物理过程和物理状态的理想化,这类模型忽略物体在运动过程中受到的

5、一些次要因素的影响,可以突出物体运动过程中的主要方面和规律,从而使学习者和研究者更容易掌握物体的主要运动规律。(4实验模型。在实验的基础上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,根据逻辑推理法则,对过程进一步分析、推理,找出其规律。例如,伽利略的理想实验为牛顿第一定律的产生奠定了基础。(5数学模型。客观世界的一切规律原则上都可以在数学中找到它们的表现形式。在建造物理模型的同时,也在不断地建造表现物理状态和物理过程规律的数学模型。当然,由于理想化物理模型是客观实体的一种近似,以理想化物理模型为描述对象的数学模型,也只能是客观实体的近似的定量描述。例如,在研究外力一定时加速度和质量的关系实验中,认为小车受到

6、的拉力等于钩码的重力,其实,小车受到的拉力不完全等于钩码的总重力。只有当钩码的总质量远小于小车和砝码的总质量时,才可近似地认为钩码的总重力为小车所受的拉力,这是我们采取简化计算的一种数学模型。(1培养学生正确的科学思维方法:中学物理教学中培养学生正确的思维方法是提高物理思维能力的基础,初学物理的学生往往只注意知识的学习,并不关心思维方法是否正确,而在整个中学的物理学习中,不同阶段物理学习思维方法有不同要求和特点,对此特点和规律的掌握直接影响学生物理思维的发展和学习的效果,因此引导学生建立和运用正确的思维方法很重要。在物理教学过程中对理想物理模型的建立和分析过程就是科学的思维方法培养和建立过程,

7、由此能使学生运用物理思维方式正确透彻理解物理概念、物理规律和掌握、理解物理运动的过程。(2理解物理学中的难点:中学物理教材中有许多物理知识比较抽象难懂,学生不容易理解和掌握,理想物理模型就是科学抽象方法的一种形式,它是以客观实体为原型经过科学抽象的产物,是客体主要特性的反映。通过物理理想模型教学,突出问题的主要因素、约化次要因素,帮助学生建立起清晰的物理研究对象,达到疏通思维渠道,使物理问题化繁为简、化难为易,起到降低教学难度的作用,易于学生理解和掌握物理研究对象的本质特征及其规律。如质点、理想气体、点电荷、点光源等等。学生在理解这些概念时,很难把握其实质,而建立概念模型则是一种有效的思维方式

8、。(3形成科学的预见:由于理想模型的抽象过程中舍去了大量的次要因素,突出了事物的主要特性,这就便于发挥逻辑思维的能力,从而使得研究结果能够超越现有条件,指导研究的方向,形成科学的预见,得到重要的物理规律。例如,为了研究平抛运动规律,我们先将问题简化为下列两个过程:第一,质点在水平方向不受外力作用,那么在此方向上就做匀速直线运动;第二,质点在竖直方向仅受重力作用,就会预见到做自由落体运动。如此可以使曲线问题得到简化,从而寻找到其运动规律。由于客观事物具有质的多样性,它们的物理性质和运动规律往往是非常复杂的,不可能一下子把它们的规律全面认识和掌握清楚,因而在中学物理教学中采用理想化物理模型来代替实

9、在的客体,可以使事物的性质和规律具有比较简单简明的形式,从而便于学生认识和掌握它们的概念、运动规律及其本质特征。建立理想物理模型也是一种科学的研究方法和思维方法,它的运用有助于学生思维品质的提高,建立和正确使用物理模型可以提高学生理解和接受新知识的能力,同时也有助于学生掌握物理学的研究方法。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。所以,物理模型在物理教学中有着重要的物理思维方法、物理研究方法等方面的价值意义。1理想物理模型的类型2物理理想模型的作用3理想物理模型在教学中的意义4结论(转192页理想物理模型在高中物理教学中的基础作用和意义刘晓春(甘肃省舟曲县一中摘要关

10、键词为使人们逐渐理解和掌握物理学的重要和基本的规律,物理学中用理想化模型代替实在、复杂的物理研究对象,即所谓的理想物理模型。它是物理学研究方法和逻辑思维的结晶,是研究物理规律的重要基石,也是贯穿于整个高中阶段物理教学内容的重要组成部分。研究对象理想物理模型高中物理教学 电工学是一门非电专业的技术基础课程,它的主要任务是为学生学习专业知识和从事工程技术工作打好电工技术的理论基础,并使他们受到必要的基本技能的训练。电工学具有理论与实践结合紧密、设计的知识面广、课时安排少等特点,某些传统的教学方法和教学内容已不能适应其教学要求,本文将从理论教学和实践教学两大方面对电工学的教学方法改革加以探讨。当前电

11、工学理论教学主要存在的弊端有:一是重教而不重学。教师只重视理论推导,忽视了与实际的联系,这种“填鸭式”的教学由于不能激发学生的学习积极性,从而导致教学效果较差。二是教师对新知识点的引入不够。教师在引入新知识点时没有把该知识点同前面课程以及后续课程的联系加以强调,容易导致学生的积极性不高或对后续知识的认识不足。三是不少教师在解决电工学“内容多、课时相对少”这个矛盾时显得有些力不从心。对学生而言,课堂教学是获取知识的最直接的途径,如何提高课堂教学质量,提高教学效率,教师的教学方法显得至关重要。首先,不能进行“填鸭式”的教学,应注重教师与学生的交流和沟通。教师绝不能只顾着按照自己的备课闷着头讲,要通

12、过学生在课堂上的表现,积极与学生通过提问等方式来沟通,调动学生的学习积极性。电工学是一门和实际生活联系十分紧密的课程,通过举一些生活中比较常见的例子来提问,能够让学生在思考中获取知识。另外,在讲完一个知识点或分析方法之后,应该及时的给出一些练习题目,讲与练相结合才能充分调动学习的积极性和及时的巩固知识。随着电工电子技术的不断发展,电工教学的教学内容也应该不断地填充新的内容,以跟上时代的步伐,从而弥补课本知识的不足。教师在教学过程中要引入新的知识点,而且要把新的知识点同前后的课程结合起来,增强学生学习兴趣,提高学生的学习积极性。要想做到这一点,就要求教师也要不断的学习,扩充自己的知识领域,跟上最

13、新的知识前沿,把新知识点自己先吃透,对新知识点的背景、目的以及实践应用才能清楚地讲解给学生。电工学本身涉及的知识面较广,除了电路理论、正弦交流电路、磁路和变压器等电工知识,还有模拟电路和数字电路等电子知识,再加上为了跟上时代的发展而引入的一些如可编程控制器等方面的新知识。面对如此众多的知识点,传统的“黑板+粉笔”的模式显然已经不太适合,因此引入计算机辅助教学在电工学的教学中显得很有必要。利用多媒体教学,一方面可以节省时间,传授更多知识。另一方面多媒体课件运用图形、声音、动画等效果,使教学内容生动、形象,更容易被学生所理解。例如,在讲解三极管的电流放大工作原理时,通过动画演示,使得很难讲解的载流

14、子运动变得容易多了。除此之外,由于电工学是一门非电专业的技术基础课程,而非电专业数目众多,不同的非电专业又有不同的知识结构。因此,课堂理论教学应遵循服务专业的原则,以专业应用为目的,教学内容必须根据不同专业特点进行优化,对一些与后续专业课程联系不多的内容进行删减,力求做到深入浅出,通俗易懂。根据循序渐进的教学原则,选择提炼新教学内容。授课内容既要注意与各学科基础知识的衔接,又要兼顾与后续课程的联系。课程内容按不同专业编排,采用灵活的组合方式,以适应不同专业、不同学时和各层次学生对课程深度和广度的要求。电工学是一门与实践结合十分紧密的课程。因此,实践教学环节也显得尤为重要。以往的实验课,往往被作

15、为是理论教学的附属品,是理论教学的验证。在做实验前,教师把实验所用到的理论知识给学生们重新讲解一遍,然后学生们则按照实验指导书上的实验步骤,按部就班,比葫芦画瓢地做完实验,如果得到的数据或现象同理论课上的结论一致,学生便欣然接受,认为实验成功。这种实验学生完全是被动性的,对学生的创新能力和实际动手的培养基本上没什么效果。因为,学生在做实验的过程中很少考虑实验方案的设计,同时按照实验指导书的步骤来做也很少能发现问题,也就根本谈不上去解决问题了。学生对这样的实验兴趣不大,重视程度也不够。实验课作为电工学中重要的组成部分,不仅仅是对理论知识的理解和验证,更重要的是培养和提高学生的动手能力和应用能力,

16、引导学生独立思考问题、发现问题、解决问题,从而提高学生的创新意识。为此,在实践教学上提出以下几点改革的建议:提高学生对实验课程的重视程度。比如增加实验课程的成绩在期末成绩中的比重,同时实验成绩的考核不仅仅看实验报告,更重要的是看学生的实际动手能力、故障排除能力和实验数据的分析能力。实验课程的开设上更多的一些综合性、设计性实验。对于验证性实验,学生已预知了实验结果,所以兴趣不大,在实验过程中也缺少思考。而综合性、设计性实验,就要求学生在掌握理论知识的基础之上,对所学知识予以应用,这是一种主动性的实验,学生从实验的设计到得出实验数据都要独立思考和动手,更能培养学生的动手能力和创新意识。增加实验教学

17、在整个电工学教学中的比重。在保证理论教学的基础上,通过全面开放实验室等方式,可以使学生能有更多的时间进入到实验室,当然同时也要对实验室的管理机制进行相应的改革。在电工学的教学中,只有通过不断加强对理论教学和实践教学的改革,才能为培养和造就更多的专业技能人才打下良好的基础。当然,如何教好电工学,对电工学教学进行更好的改革,还需要集思广益,靠大家的共同努力才能实现。1理论教学2实践教学3结语参考文献作者简介1秦曾煌.电工学(第六版M.北京:高等教育出版社,20042高娟.电工学课程高职教学改革探析J.辽宁师专学报,2005,(7:61-623邓力,李昌春,张莲等.电工电子学课程多样化教学方法探讨J.重庆大学学报(社会科学版,2004,6陈彦涛,电子信息与电气工程系,助教。(收稿日期:20090720电工学教学方法改革浅析陈彦涛卢春华(安阳工学院摘要关键词电工学是高等工科院校为非电类专业开设的的一门专业基础课,本文探讨了传统教学方法中的一些弊端,针对电工学的内容多、课时少的特点,提出了从理论教学到实践教学一系列改革的意见和建议。电工学教学方法改革(接206页理想物理模型在物理学研究和教学中有着