构建物理模型的障碍及其教学策略
孙月章
所谓“物理模型”,就是用图像的形式对物理事实、物理现象进行一些有意义的简化描述。一个物理模型应简约表明物理原型的结构、或物理过程重要的组成部分以及各部分之间的相互关系。物理模型具有两个重要特征:⑴简约性。模型不是现实,是对现实的抽象化,是经过去粗取精,去伪存真,忽略次要因素,突出主要因素的简化描述。⑵再现性。它能把现实通过简单的叙述而再现,是物理分析、研究的“半成品”。
构建物理模型是中学物理教学内容的重要组成部分,是分析、研究、解决物理问题的前提和基础。教学中能否引导学生正确而有效的构建物理模型,直接影响着深刻理解物理事实,创设物理情景、准确把握物理规律等。因此构建物理模型在教学中占有十分重要的地位。
一,构建物理模型的障碍
1,知识基础不足
有人说:物理学从建立的那一天起就是一门既有实验观察,又有以数学为手段的理论思维的严格科学。因此缺乏构建物理模型必备的数学知识、物理知识和作图技巧是形成建模的障碍之一。如高一学生在作两物体追击或相遇的图像时就感到很困难,但学生可以口述各物体的运动过程,就是无法用图像描述,这是因为缺乏作图技巧。又如分析地球的自转对重力的影响时,学生就感到无所适从,其原因有三;一是缺乏空间想象能力,二是缺乏物理知识,不能描绘物体运动的轨迹。三是我国理科教学从小学开始就侧重于理性的、逻辑的、定量的训练。而对抽象的、形象的、定性或半定量的训练偏少。
2,实物原型的影响
学生在学习物理前就在生活实践中接触了大量的物理现象,获得了一些感性印象,形成了一些初步的实物原型印记。在构建物理模型时,由于受知识的限制,这些印记会自自觉不自觉的再现,常使学生进入实物原型的误区。例如不加分析的把拉力(推力)方向画的与物体运动方向相同,把摩擦力的方向画的与物体运动方向相反。又如在作人骑自行车运动的受力图时,画上人对自行车踏板的力。
3,负迁移的干扰
由于物理模型的抽象性导致在构建物理模型中存在一些相似、相近的模型,随着知识总量的增加,辨别这些相似、相近的物理模型也越来越困难,负迁移的干扰也常成为构建物理模型的障碍之一。如电场和磁场,电动机与发电机,离子选速器与磁流体发电机,带电粒子在电磁场中偏转等。
此外,学科之间的横向联系也能产生负迁移。如电子云与氢原子模型。先前建立的物理模型有时也会产生消极的影响,妨碍新模型的构建。反之后构建的模型也会对先前的模型产生干扰,致使新旧模型混淆不清。
4,直觉思维受阻
直觉思维就是人脑对突然出现在其面前的新事物、新现象、新问题及其关系的一种迅速识别、敏锐而深入的洞察、直接的本质理解和综合整体的判断。构建物理模型离不开直觉思维。学生之所以觉得物理难学,主要是直觉思维受阻。不能正确而有效的构建物理模型或对已有的物理模型进行识别、理解和整合,导致学生学习物理“一听就懂,一看就会,一做就错”,最后失去对物理学习的兴趣。美国康奈尔大学的卡尔
