高中生的物理模型构建能力培养策略研究

本论文系永安市基础教育科学研究2023年立项课题“基于深度学习的高中物理‘模型构建’能力培养研究”，课题立项编号YAKT2023104

摘要：本文探讨了高中生物理模型构建能力培养的策略与实施，分析了学生在物理模型构建方面存在的不足，如概念理解不深入、坐标系选择和角度确定困难、实际应用练习不足等。针对这些问题，提出了深入解析物理概念、提供丰富实例、鼓励小组合作、培养批判性思维和创新意识、加强过程指导和反馈等培养策略，还强调了对培养成效进行多维度评估的重要性，以及根据评估结果及时调整优化策略的必要性。同时，文章指出培养策略需要持续、系统地实施，并需要教师之间的合作与交流，多方共同努力才能有效提升学生的物理模型构建能力，为其终身发展奠定基础。

关键词：高中物理模型；能力培养；培养策略

一、高中物理模型构建能力现状分析与不足探讨

在高中物理教学中模型构建能力是学生理解和应用物理知识的关键，以鲁科版必修第一册第4章第2节《力的分解》为例，学生需要掌握力的合成与分解的基本概念和方法，并能够运用这些知识解决实际问题。然而，在实际教学过程中，学生在模型构建方面仍存在一些不足之处，学生对力的合成与分解的概念理解不够深入，虽然大部分学生能够掌握力的平行四边形定则和三角形定则，但对于为什么要进行力的合成与分解、合力与分力之间的关系等问题，理解仍不够透彻。这导致学生在面对复杂问题时，难以灵活运用所学知识进行模型构建。

学生在力的分解过程中，对于坐标系的选择和角度的确定存在困难。在实际问题中，合适的坐标系选择和角度确定是进行力的分解的关键。然而，许多学生对此缺乏足够的训练和理解，导致在模型构建过程中出现错误或不精确的结果，此外，学生在力的合成与分解的实际应用方面，缺乏足够的练习和经验。虽然课堂上老师会讲解一些典型例题，但学生自主解决问题的机会相对较少，这导致学生在面对新问题时，难以迅速建立合适的物理模型，影响了问题的解决效率和质量，学生在模型构建过程中缺乏对结果的合理性判断和验证。学生往往只关注如何得出答案，而忽视了对结果进行分析和评估。

二、培养高中生物理模型构建能力的策略与实施

基于上述问题分析，为了系统提升学生的物理模型构建能力，教师需要从几个维度制定和实施培养策略，这些策略既要注重学生对物理概念的深层理解，也要关注实践应用能力的培养。

1.深化概念理解，构建知识网络：在教学中教师应采用多角度解析物理概念，以鲁科版必修第一册第4章第3节《共点力的平衡》为例，可以通过受力分析图、实物演示和动态模拟等多种方式呈现。在讲解过程中教师不仅要让学生掌握平衡的条件，更要引导学生思考平衡的本质，理解共点力的受力分析与前期所学的力的分解、合成等知识的内在联系。

2.强化实践导向的教学设计：教师应精心设计递进式的练习体系，从简单的受力分析入手，逐步过渡到复杂的实际问题。例如，在讲解共点力平衡时，应先确保学生掌握正确的受力分析方法，然后基于此讲解力的平衡条件和应用，最后延伸到实际工程案例的分析。选择生活中常见的实例，如吊桥结构、滑雪运动等，设计情境化的教学内容，激发学生学习兴趣的同时，培养其应用物理知识解决实际问题的能力。

3.优化课堂互动机制：有效的课堂互动可以促进学生模型构建能力的提升，教师应根据学生的能力水平实施分层教学，设计难度适中的任务，既要保证学生能够完成基本要求，又要留有一定的思维空间。在课堂教学中，组织有效的小组讨论，明确讨论目标和任务分工，让每个学生都能积极参与其中，开展模型构建的展示与评价活动，学生之间相互点评，教师适时引导，帮助学生发现问题并改进。

4.培养科学思维方法：科学的思维方法是物理模型构建的重要保障。教师要着重训练学生建立规范的解题步骤，形成分析-假设-构建-求解-验证的思维模式，在教学过程中强调估算与验证的重要性，培养学生对计算结果的合理性判断能力，通过设计多角度的思考题，引导学生探索不同的模型构建方法，提高解决问题的灵活性。

5.建立完善的评价体系：科学的评价体系是保障策略实施效果的重要手段，教师应构建多维度的评价指标，包括概念理解的深度、模型构建的过程、结果的准确性等方面，在日常教学中实施过程性评价，通过观察学生的课堂表现、作业完成情况、实验操作水平等多个环节，全面了解学生的学习情况。

三、物理模型构建能力培养成效评估与持续优化

在实施物理模型构建能力培养策略后，教师还需要对培养成效进行评估和反思，以便及时调整策略，实现持续优化。评估学生物理模型构建能力的提升可以从几个方面入手：一是学生对物理概念的理解是否更加深入和系统；二是学生在面对实际问题时，是否能够迅速建立合适的物理模型；三是学生构建的模型是否能够准确、合理地解决问题；四是学生在模型构建过程中，是否表现出良好的科学素养和创新意识。

为确保评估的全面性和客观性，教师应采用多元化的评估方式，通过课堂观察收集学生的学习表现数据，这包括观察学生回答问题时的思维深度、知识运用的广度，以及在小组讨论中展现的探究精神和创新意识。通过作业分析了解学生的知识掌握程度，在批改作业时教师要特别关注开放性和综合性题目的解答过程，评估学生运用物理模型分析和解决问题的能力。此外，还可以通过定期测试、实验操作考核、课题研究等多种形式，全方位评估学生的能力发展状况。

根据评估结果，教师应及时调整和优化培养策略。对于取得良好效果的策略，要继续加以推广和应用。比如，如果学生在小组合作中表现出色，能够积极探讨，相互启发，共同完成模型构建任务，教师就要进一步加强这一策略的实施，为学生提供更多合作学习的机会。而对于效果不佳的策略，教师应及时停止或改进，比如学生对某个物理概念的理解始终存在偏差，导致模型构建出现错误，教师就要反思自己的讲解方式是否清晰、深入，是否需要采取其他方式加强这一概念的教学，同时，教师也要充分听取学生的反馈和建议，不断完善培养方案。学生是模型构建能力培养的主体，他们的感受和需求应该得到重视。

结论：培养高中生的物理模型构建能力是一项复杂且长期的任务，需要教师、学生、学校、教育部门等多方的共同努力。教师应在教学中深入剖析物理概念，帮助学生建立完整的知识体系；要提供丰富的实践机会，引导学生进行模型构建的尝试；要鼓励学生合作探究，培养其科学素养和创新意识；要加强对模型构建过程的指导和反馈，促进学生能力的提升。

参考文献

[1]王建岗.新课程改革下高中生物理模型能力的培养策略[J].教学管理与教育研究，2021，（14）：94-95.

[2]陈野.高中生物理模型建构能力培养的教学策略[J].湖南中学物理，2023，38（12）：15-17+68.