模型教学就是教师在教学过程中,引导学生将生活和自然界中的事物相联系,并且归纳本质相同或相似的问题,然后再总结它们之间的条件、过程、处理方法、结果,在此基础上,建立一整套完整的程序,最后得出物理规律的教学。模型教学最大的特点是直观性,建立模型使得教学内容更加直观,将抽象性、概括性的知识形象化、具体化。用质点建立模型的时候,发现它的模型就是简单明了的、无大小形状的质量点。物理模型除了具有直观性,还有假定性和科学性的特点。模型的建立是在科学的基础上,对其主要内容进行归纳总结,使得内容模型化,这种模型化就是一种假设的状态。模型教学还有简洁性的特点。物理知识多且杂,在实际动手操作过程中,是复杂难懂的。因为模型是通过高度概括的,具有简单明了的特性,学生也容易接受知识、消化知识。
二、模型教学的重要性
1.模型教学有利于学生科学思维的培养。高中生要想提高物理学习水平,就要有一定的物理思维能力,正确的科学思维方法可以帮助学生具备物理思维能力,物理模型的建立正是培养学生正确科学思维方法的关键。在学生学习物理的过程中,他们只注重知识的汲取,往往忽略解题的思维方式,缺乏对不同物理思维方法有不同要求的理解,这影响到学生学习物理的效果。引导学生建立模型的过程就是学生思维方法培养的过程。
2.模型教学将教学内容具体化、形象化。高中物理教材大部分的知识都是生涩难懂的,内容不仅抽象而且概括性高,学生理解起来很有难度。而物理模型的建立就是将抽象的知识转变为简单明了的模型,帮助学生理解物理情景,理顺思维渠道。教师通过模型教学,突出高中物理教材的主要节点,简化次要节点,将教学具体化、形象化,从而使学生在物理的学习过程中由繁变简、由难化易。
3.模型教学可以创新学习。物理模型来源生活,最终也要回到生活中去。高中物理基本问题的基础就是建立物理模型,学生掌握物理模型,就能将知识活学活用,不断创新学习。创新学习就是打破现有知识结构,以一种新的形式重新组合知识。物理模型的建立过程就是知识迁移、重组的过程。也就是说,教师在教学过程中模型的建立有利于学生创新、迁移、重组物理知识,帮助学生轻松学物理。
4.模型教学可以形成科学的预见。理想的模型建立主要就是突出事物的特点,简化或者舍去不必要因素。这可以发挥教师和学生的逻辑思维能力,在现有知识的基础上得出科学的正确结果,也可以指明研究方向,从而得出预见性的规律。比如,在平抛运动规律研究过程中,首先舍去次要因素,将问题简化成两个过程,通过曲线找到运动规律。
三、模型教学的实施方法
1.鼓励学生认识、建立模型。高中阶段是学生学习物理基础知识的阶段。在这一阶段中,教师可以让学生在学习物理的同时引导其认识模型,帮助他们在脑海中形成模型的初步印象,然后教师再指导学生利用现有的物理基础知识建立简单的模型。学生尝试模型的建立不仅有利于将所学的知识有机结合起来,检验自己掌握知识的程度,还有利于及时补充、修正其他知识点,从而提高物理学习水平。比如,在高中物理必修一《自由落体运动》中,有竖直向上抛等问题。其中有一类问题的已知条件是:物体向上做匀加速运动,速度为零后,再反向做匀加速运动,这两个过程中的加速度相同。在解读已知条件时,教师首先引导学生认识抛物线模型,再让学生思考抛物线、自由落体、力的转化、匀速运动、匀加速运动模型之间的联系。学生通过理清模型间的联系,再综合利用所学知识就能将这种类似的问题解决。教师在实际模型研究中,要注重学生模型建立的相关知识点概念是否理解,模型切入点是否合理,模型公式是否使用正确。这可以有效地检查学生在这一章节学习过程中的掌握程度,同时教师能够及时进行指导纠正。
2.选择适当的模型,帮助学生解决物理问题。教师在实际物理教学过程中,模型具体化、形象化教学可以将难点、重点的知识讲授清楚,学生也能够不断巩固所学。高中物理教材中知识点涵盖范围广且杂,而其中的模型通常是高于实际的。如果教师在模型教学中不选择适当的模型,不根据学生的学习进度讲解模型,学生就不能了解建立模型的作用。因此,教师要注重选择最适合学生的模型,帮助学生快速运用模型解决实际问题。例如,在解决运动员跳水所需时间的问题中,教师就应该建立自由落体模型和抛物线模型。在模型中分两段,计算时间并相加,一是竖直向上到抛物线最高点的时间,二是最高点自由落体到水面的时间。这两种模型都涉及到抛物线、自由落体、不同运动状态下时间计算方法等知识点。因此,教师要充分了解学生对知识的掌握程度以及他们的学习进度,详略得当地讲解这两种模型,才能发挥模型建立对学生学习的作用。