基于物理建模的学习进阶指导教学
高中物理模型的建构及教学方法
高中物理模型的建构及教学方法一、高中物理模型的建构高中物理模型的建构是一个系统而复杂的过程，它涉及到对物理现象的观察、实验、分析以及模型的构建和验证。
具体来说，高中物理模型的建构主要包括以下几个步骤：1、观察物理现象，提出问题：学生需要仔细观察物理现象，从中发现问题，并尝试用物理学的语言来描述这些问题。
2、设计实验，收集数据：根据提出的问题，设计合理的实验方案，并进行实验操作，收集相关的实验数据。
3、分析数据，提出假设：对收集到的实验数据进行分析处理，找出其中的规律，并基于这些规律提出合理的假设。
4、构建物理模型：根据假设，运用物理学的原理和方法，构建出能够反映物理现象本质的物理模型。
5、验证模型：通过进一步的实验或理论推导来验证所构建的物理模型的正确性和适用性。
二、高中物理模型的教学方法为了帮助学生更好地建构和理解物理模型，教师需要采用多种教学方法。
以下是一些常用的教学方法：1、实验探究法：通过搭建实验装置、进行实际操作，让学生亲身参与实验过程，观察实验现象，发现物理规律和现象。
这种方法能够直观、生动地展示物理过程，帮助学生建立直观的物理模型。
2、示范演示法：教师利用实际物件、模型、仪器等进行演示，将抽象的物理概念或现象具象化，帮助学生理解和记忆。
这种方法能够增加教学的趣味性和实用性。
3、讨论交流法：教师以问题引导学生进行讨论和交流，促进学生之间的思想碰撞和知识交流。
这种方法能够激发学生的思维和积极性，提高他们的思考和表达能力。
4、问题解决法：通过提出实际问题，引导学生进行探究和解决问题的过程。
教师可以使用案例分析、思维导图等方法，培养学生的问题分析和解决能力。
这种方法能够提高学生的实际动手能力和应用能力。
5、项目研究法：设计和实施小型项目，帮助学生深入理解物理知识和提高综合运用能力。
教师可以根据实际情境和学生的兴趣，引导学生进行项目的选择和实际操作。
这种方法能够培养学生的自主学习能力和团队合作精神。
学习进阶下的物理课堂建模能力培养实践-三生教育论文-教育论文
学习进阶下的物理课堂建模能力培养实践-三生教育论文-教育论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——［摘要］建模能力教学要求发展学生建模能力，引导他们对知识进行解释、验证，创建模型来展开科学实践活动。
物理模型方法是物理学中最常见的科研方法，建立模型能力是高中生必备的一项能力。
作为一名高中物理教师，在日常教学中要注重课堂教学，有意识地培养学生的建模能力，使他们能够适应当前的物理学习，把所学知识应用于日常生活之中，服务于生活。
［关键词］学习进阶；高中物理；建模能力物理建模能力是对运用物理知识解决问题的认识，也是解决物理问题的策略。
实际上，科学的基本活动就是探索和制定模型，建模对物理的发展起到了推动作用，因此，建模能力是高中生物理能力的一项核心能力。
鉴于此，本文探讨了基于学习进阶的高中物理课堂建模能力培养实践，希望对大家有所帮助。
一、建模能力的内涵在20世纪八十年代，美国学者提出科学建模理论，受到人们的广泛关注。
建模能力是指针对某个自然现象抽象得到主要特征，根据科学来构建概念模型，用科学语言来进行表征。
物理建模能力是学生要具备的一项重要能力，但当前高中生却普遍存在着建模能力较弱的问题，有的人甚至觉得物理题拆开每一句话都知道是什么意思，但是合起来就很难懂，这其实体现出建模能力的不足。
因此，高中物理教师要重视在日常教学中渗透建模思想和方法，发展个体建模能力。
二、建模教学的进阶在建模过程中，学生要经历“问题情境→建构模型→分析模型→应用模型→评估模型→修正模型”这一系列的阶段，要对各个环节进行整合，这就要经历复杂心理和思维过程，从而形成有效的学习路径。
借助于学习进阶理论，教师对建模进行整合，在课堂上引导学生探究某一主题，在学习的过程中展开依次进阶、逐级深化的思考。
在学习进阶的统领下，学生认知更加符合逻辑，进而形成物理学科良好的教学逻辑，实现学生科学思维能力的进阶发展，得到正确模型，最终探究找到问题答案。
基于建模思想的高中物理力学模块的教学策略
基于建模思想的高中物理力学模块的教学策略基于建模思想的高中物理力学模块的教学策略随着现代物理的发展和教学理念的更新，建模思想在物理教育中得到了越来越广泛的应用。
力学作为物理学的基础和重要组成部分，对于高中学生来说，具有重要的意义和挑战性。
基于建模思想的高中物理力学模块的教学策略，能够提升学生的学习兴趣，增加学习的深度和广度，培养学生的科学思维和解决问题的能力。
本文将探讨如何在高中物理教学中应用建模思想，提供一些相应的教学策略。
首先，建模思想要贯穿整个物理教学过程。
在教学设计中，老师应该将力学的基本概念与实际问题相结合，引导学生从实际问题中抽象出数学模型。
例如，在讲解平抛运动时，可以引导学生观察和探究实际抛物线运动的特点，然后让学生使用运动方程和相关物理量进行建模分析，从而对概念的理解更加深入。
其次，教学重点要放在建模的过程和应用上。
通过实际案例的引导，学生可以学习到如何选择合适的数学模型、如何进行实验和观测数据的收集、以及如何对模型进行调整和修正。
在教学中，教师可以组织学生进行小组活动，让学生亲自去实践建模的过程，这样能够培养学生的合作能力和动手能力。
此外，培养学生的解决问题的能力也是建模思想的重要目标。
力学问题通常包括多个变量和多个不同的条件，学生需要通过建模思想，将问题进行分解、简化和运用相应的数学方法进行求解。
在教学中，引导学生分析问题的关键点和思路，加强学生的问题意识，提供一些解题的方法和策略，能够有效提高学生解决问题的能力。
在实施建模思想的教学策略时，教师需要注意以下几点。
首先，教学目标要明确，要根据学生的认知水平和学科能力，合理安排和调整教学内容和难度。
其次，要根据学生的实际情况，提供适当的教学材料和资源。
这些资源可以是教科书、实验器材、计算机软件等，有助于学生进行实际操作和观察。
再次，要注重教学的启发作用，引导学生发现问题、解决问题，营造积极的学习氛围。
最后，要及时反馈学生的学习成果，让学生对自己的学习进行评价和反思，从而不断提高自己的学习能力。
基于“学习进阶”的高中物理课堂教学设计
基于“学习进阶”的高中物理课堂教学设计摘要：确定“阶”、规划“路径”、引领“进阶”是基于“学习进阶”理论教学设计的三项核心关键技术.通过长期的实践探索论证，最终形成从课程标准出发分解目标，由目标“解目成阶”，再沿着“阶”寻求“径”，最终引领学生参与“进阶”的教学设计流程.关键词：学习进阶;教学设计;万有引力定律“万有引力定律”是人教版高中物理必修2中一节典型的规律课.从行星的运动到万有引力定律的建立过程是贯穿整章的核心内容.单元设计规划时，参照2019年版新教材，将“太阳与行星之间的引力”和“万有引力定律”整合为一节课程.学习本节课之前，学生对圆周运动的基本规律有了认识，也对开普勒行星运动规律有了初步的理解，但是均缺乏本质的思考和研究.本节课学生需要具备一定的抽象思维能力和逻辑推理能力，不适合放手让学生自我探究，依据“学习进阶”理论，借助教师给定的“脚手架”达成教学目标.1 课标分解——将目标可视化课程标准对本节内容的要求为：“通过史实，了解万有引力定律的发现过程.知道万有引力定律.”课程标准只是简单的两句话，在备课时必须考虑为什么课程标准这样要求，要反复自问其目的何在？意义何在？通过对新、旧教材的对比研究和对课程标准的解读及深层考虑，笔者对本节课学习目标的分解见表1.2 解目成阶——找准认知节点从课程标准出发，对万有引力定律的教学目标进行分解，划分出了不同的概念层级，概念层级之间逻辑、时空关系前后递进、逐层发展.这为学习进阶教学设计之“阶”提供了方向性的参考.以此为基础，结合经典的SOLO概念层级理论和物理学科核心素养构成，将万有引力定律这一主题的参照目标内容归纳为事实基础、条件范围、事实关联、规律整合、意义建构等四个方面的三维阶梯表，见表2.事实基础包含的主要内容是学生需要具备的前备知识，有开普勒三大定律、圆周运动的规律以及开普勒、笛卡尔、伽利略、胡克、雷恩、哈雷等关于天体的运行的主要观点;条件范围主要是基于下锚点的事实基础，掌握太阳与行星之间的引力关系;事实关联是从单一的对太阳与行星之间的引力的单点结构向前迈进的一个过渡阶梯，主要目标是“月地检验”理论探究;规律整合是继单点向多点联结纵向发展之后的横向拓宽，学生能够在教师的引领下整合出太阳、行星、月亮引力的相似性，从而得出结论，天地合一;意义建构是万有引力这一主题的终极目标，得出事实是浅层的学习，意义建构才是重点.3 沿阶寻径——构建进阶流程对学习者来说，以合理的最为容易的方式“串”起每一个层级之“阶”的路径，指向知识和思维进阶的流程，也是课堂教学流程的重要组成部分.但沿“阶”寻“径”并非单纯地将每一层级概念简单地连接起来就可以形成教学路径，而是要从“阶”“径”“教学流程”三方面出发寻找共同的契合点，这一过程是将“学习进阶”理论有效地融入课堂教学设计流程.沿“阶”寻“径”，沿着阶梯拾级而上，教学过程中的风景更加优美迷人、回味无穷.“阶”“径”“教学流程”三者关系如图1所示.引入时，通过前面对万有引力定律一节的层层拆解，學生在下锚点水平需要突破，而且笛卡尔等人的观点争论不休，各有先进之处，所以从这一基点引入课堂，站在前辈科学家的角度审视自然界运动的规律，亲身体验科学家的思维视角，深思背后的原因，学生从中获得使命感和责任感.太阳与行星之间引力探究以圆周运动规律为背景，开普勒行星运动定律为支点，设置问题情境引导学生自主探究.天地合一探究形成纵向联结，所谓天地合一有两个主角，一个是月亮为“天上的代表”，一个是苹果为“地球表面物体的代表”.推广升华，有了天地合一的积淀，引导学生发挥想象，结合卡文迪许的贡献，学生能够认识到：“自然界中任何两个物体都有相互吸引，引力的大小与物体的质量成正比，与他们距离的平方成反比，即F=GMmr2.”带领学生回顾万有引力的发现过程，重点是体会思维方法，感悟牛顿点睛之笔的奥妙思想.真理来之不易，对社会的发展更是功不可没，结合我国在航天航空事业中的累累硕果，将学生情感加以升华.4 参与进阶——达成学习目标为学生铺好了“阶”，找到了“径”，最终带领学生参与“进阶”达成教学目标，这一步是基于“学习进阶”教学设计的重点，万有引力定律共五个“阶”点，在每两个“阶”点之间设计助推学生进阶的学习活动.4.1 锚点到阶一的教学（结合史实，引入课堂）活动一：教师带领学生快速复习前一章圆周运动的规律以及开普勒三大定律（原版三大定律和简化后的三大定律），并结合数学建模软件MATLAB播放如图2所示的各大行星围绕太阳运动的模拟情况引入课堂.设计意图：动画引起学生的兴趣，复习为学生起到一定的心理暗示，在后面的进程中学生更容易从经验中调取.在“下锚点”集合，带领学生共同参与教学进程.活动二：教师提出问题：“如动画、开普勒三大定律所示，行星为什么如此运动？是什么支配它这样运动？”学生思考交流，在教师的带领下利用PPT介绍其他一些科学家对此的看法.伽利略认为：“一切物体都会有合并的趋势，行星在运动时是‘惯性在维持”;笛卡尔认为：“太阳和行星在各自的漩涡中心，相互牵扰一起运动”;胡克、雷恩和哈雷认为：“由于太阳引力吸引，且引力具有平方反比的规律”.引导学生根据力和运动的关系，学生产生“运动肯定是某种力作用的结果”的这种想法，从而顺利切入主题.设计意图：学生站在科学家的角度思考问题，意识到这种运动背后一定存在着某种原因.突破下锚点向阶一推进.4.2 阶一到阶二的教学（太阳与行星引力探究）活动一：教师设置问题情境：地球绕太阳做匀速圆周运动，设地球的质量为m，地球距太阳的距离为r，运转周期为T，求地球和太阳之间的这种力F.引导学生利用圆周运动向心力关于周期的公式列出该表达式F=mr2πT2.设计意图：利用牛顿运动定律中的圆周运动探究行星与太阳之间的作用力.活动二：教师设问：既然太阳和行星之间是圆周运动，那么是什么力来提供向心力呢？学生能认识到这种力应该就是行星和太阳之间的引力.设计意图：强化圆周运动和太阳与行星之间作用力的联系.活动三：所列表达式中的周期T怎样消除？结合开普勒行星运动定律.教师引领下，学生利用k=r3T2替换掉F=mr2πT2中的周期，得出太阳对地球的引力F与行星的质量成正比，与距离的平方成反比.即F=4πkmr2或F∝mr2.推导完毕，学生登台展示自己的推导成果.设计意图：通过梯度问题，学生用已经学过的知识推理出平方反比结论，再通过登台展示，以“小科学家”的身份参与其中，学生主动性强，积极性高.活动四：教师接着设问铺阶.太阳对地球的引力已经推出，地球对太阳存在引力吗？若存在，这个引力的大小又与哪些因素有关呢？设太阳质量为M.提示学生：力的作用是相互的，通过与之前类似的思想或方法列出类似的表达式.学生自己得出结论：地球对太阳的引力与太阳自身质量成正比，与地球到太阳的距离平方成反比，即F∝Mr2.设计意图：利用力的作用是相互的，体会科学家在科学研究中的思想和方法，特别是渗透“对称性”在这一推导过程中的作用.活动五：太阳对地球的作用有F∝mr2的关系，地球对太阳的引力有F∝Mr2的关系，那么如果我们引入一个恰当的常数k会是什么结果？综合两方面的推导，引入合适的常数得到：太阳与行星之间的引力与太阳和行星质量的乘积成正比，与两者距离的二次方成反比，即F=kMmr2.设计意图：教师再设台阶整合行星与太阳之间作用力的通式.4.3 阶二到阶三的教学（“天地合一”探究）活动一：创设问题情境：太阳与行星之间的引力能够使行星围绕太阳做圆周运动.地球和月球之间的作用力能够使月球围绕着地球做圆周运动.地球和苹果之间的力使苹果从树上掉落后落向地球.太阳和行星之间的作用力、月球与地球之间的作用力、地球对苹果的作用是同一种性质的力吗？牛顿的猜想：“太阳对行星的引力和地球对月球的力及地球对苹果的力是一样性质的力.”从牛顿的角度出发，如何才能将天上的月亮和地球上的苹果之间的运动联系起来？设计意图：有了上述问题，需要引发学生猜想，引起广泛讨论，赋予学生使命和任务.活动二：引导学生假设地球和月球之间的作用力与太阳和行星之间的作用力为同一种力，则他们之间的作用力也应该满足F=Gm月m地r2.设m地是地球的质量，m月为月球的质量，r为地球和月球之间的距离.给学生布置任务推导出月球的加速度.提示学生：根据牛顿第二定律，根据F=m月a月得：a月=Gm地r2.活动三：进一步假设地球对苹果的吸引力跟太阳对行星的作用力也是同一种作用力，继续给学生布置任务，让学生自行去推导苹果自由落体的加速度a苹.同样设地球的质量为m地，苹果的质量为m苹，地球的半径为R.学生同样根据牛顿第二定律，根据F=m苹a苹得：a苹=Gm地R2.教师带领学生总结：由可靠的天文资料可知，月球与地球中心的距离r约为地球半径R的60倍，所以a月a苹=1602.设计意图：若行星与太阳、地球与月球、地球与苹果之间的作用力为同种性质的力，就应该满足a月a苹=1602这个算式，将复杂的问题进行简单化处理.活动四：利用天文观测数据资料：月球中心距离地球的距离为3.8×108m，月球的公转周期为27.3天，约为2.36×106s，计算出月球运转时的加速度.学生分组推算，并进行限时竞赛.推算出：a月=r（2πT）2=2×3.142.36×1062×3.8×108≈2.69×10-3m/s2.活动五：引导学生根据计算出的a月=2.69×10-3m/s2，以及a月a苹=1602，地球上苹果的重力加速度应该为a苹=602a月，计算出具体数值，并对比惠更斯利用单摆测出的重力加速度g的值.计算结果a苹=602a月≈9.684m/s2，完美地吻合惠更斯所測的数据.由此可知，牛顿的猜想正确，行星与太阳、地球与月球、地球与苹果都满足相同的运动规律.设计意图：体会牛顿在发现万有引力定律过程中的神来之笔和关键作用，并引导学生经历万有引力定律的推导过程.4.4 阶三到上锚点的教学（推广升华，素养提升）活动一：结合卡文迪许的贡献，引导学生进一步解放思想，既然太阳与行星之间、地球与月球之间，以及地球与地面物体之间具有“与两个物体质量乘积成正比、与他们之间距离的二次方成反比”的引力规律，是否任意两个宏观物体之间都具有这样的力呢？引导学生推广，并对学生的推测加以肯定.万物之间均遵循着同样的规则，只是我们身边的物体相比天体质量来说小得多，所以这种规律不易察觉.宇宙中的一切物体之间均有这样的规律：自然界任何物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，即F=Gm1m2r2.设计意图：引导学生从横向推理，再到纵向拓宽，寻找到普适性，再从认知的方向加以提升，推广至更广阔的空间.体会科学的法则，揭示复杂运动背后可能隐藏的简洁科学规律.活动二：万有引力定律发现的整个过程经历了哪些主要阶段，学生在发言过程中，播放幻灯片，展示一幕幕历程.用PPT播放我国历年来在航天航空事业中的突飞猛进和人类在探索宇宙中所做的贡献和成绩.组织学生结合本节课的内容发表评价和感言.开普勒根据第谷的观测数据提出了行星运动的定律，牛顿提出了大胆的猜测，行星的这种规则是否适用于其他物体之间，于是通过“月地检验”揭开了真相，产生了质的飞跃.设计意图：带领学生回顾发现真理的艰辛历程，以及历代科学家在不同时期承担的不同使命，增强学生的责任感和奉献意识.增强科学发展和人类命运的联系性，体会知识的价值和意义.5 总结与反思本节课是基于“学习进阶”理论进行教学设计，全篇设计体现出确定“阶”，规划“路径”，引领“进阶”三项核心关键技术.按照目标分解—解目成阶—沿阶寻径—引领进阶等环节循序渐进完成“万有引力定律”一节规律课的教学设计.依据课程标准，将目标分解为根本出发点，引领学生“进阶”为设计的关键，大“阶”套小“阶”，多阶连成“径”，逻辑清晰，目标明确.本节课内容较多，知识面宽广，思维跨度较大，在实际教学前需要留给学生充分的准备时间，发挥学生主体地位，赋予学生使命，才能使学生争先恐后地参与到教学活动中来.史实资料如开普勒、牛顿等人的科学思维方法都是本节课需要值得重视的无形知识，开拓素养提升渠道，彰显学科育人价值.参考文献：[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.[2]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究中心.普通高中课程标准实验教科书物理（必修2）[M].北京：人民教育出版社，2019.[3]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究中心.普通高中课程标准实验教科书物理（必修2）[M].北京：人民教育出版社，2006.。
高中物理模型的建构及教学方法
高中物理模型的建构及教学方法
高中物理模型的建构与教学方法是指在教学过程中，通过对物理现象进行观察、实验、分析等方式，构建出物理模型，并探究其规律和应用。
具体来说，包括以下几个方面：
一、物理模型建构的基本步骤：
1.观察物理现象，提出问题；
2.设计实验，收集数据，分析数据；
3.提出假设，构建物理模型；
4.验证假设，修正模型；
5.用模型预测新现象，检验模型的适用性。
二、高中物理模型教学的方法：
1.实验教学法：通过实验观察、测量等方式，帮助学生建立模型，提高学生的实验能力和科学思维。
2.探究式教学法：引导学生通过探究、发现、总结的方式，建立物理模型，激发学生的学习兴趣和动力。
3.问题导向教学法：通过提出问题、分析问题、解决问题的方式，引导学生建立模型，培养学生的自主学习能力。
4.案例教学法：通过引入实际案例，帮助学生建立模型，提高学生的应用能力。
结论：
高中物理模型的建构及教学方法对于学生的物理学习具有重要的意义，不仅可以提高学生的学习兴趣和动力，还可以培养学生的实
验能力、科学思维和应用能力，是高中物理教学中不可或缺的一部分。
基于物理建模的学习进阶指导教学--以平抛运动为例
应用，
过建立属性间 简单的联系，使
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学生直观理解知识的本质,化抽象为具体，由复
杂变简单,进而使获得知识的过程更加高效,如
质点模型，波尔模型,单摆模型等。模型是物理
学的核心内容，建模的过程植根于物理情境中。
通过物理模型的构建，可提高学生的抽象思维
能力和建构模型的能力。
“物理建模教学”是美国物理学家David
Hestenes首先提出的一种教学模式，包括：1.暴
露心智模型;2.表征模型;3.验证模型;4.评估模
型;5.修正模型;6 .应用模型
由这些环
节可 岀物理建模的过程具有层级特征，即
进，前一 是后一 的进
阶起点，后一 是前一 的提升，心智模型
I澄清心智模 I型，一级进阶
科学模型要 ，进阶
基于建模的学习进阶流程图
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内隐而抽象,因此更需要感性材料的支持。虽然
在之前简单学习了运动的合成与分解，但针对
具体的运动该如何进行合成与分解没有进行过
感性训练。所以本节课的学习就是在学生前概
念的基础上,深化学生对曲线运动的认识 ，进而
Educational Practice and Research
!课例分析
以平抛运动为例
冯亚儒
（延边大学理学院，吉林延吉133002）
关键词:学习进阶；物理建模；平抛运动 中图分类号:G633.7 文献标识码:B 文章编号：1009-010X（ 2019 ）20/23-0116-04
一、基于物理建模的学习进阶的可行性
进而
初中物理教学中的物理模型构建方法
初中物理教学中的物理模型构建方法一、引言在初中物理教学中，物理模型构建方法是一种非常重要的教学方法。
通过建立物理模型，能够帮助学生更好地理解物理概念和规律，提高学习效果。
本文将探讨在初中物理教学中如何构建物理模型，以提高学生的学习效果。
二、物理模型的构建方法1.明确物理模型的目标和意义在构建物理模型之前，教师需要明确物理模型的目标和意义。
物理模型是为了帮助学生更好地理解物理概念和规律而建立的，它是对现实世界中事物的简化描述。
通过建立物理模型，可以帮助学生更好地掌握物理知识，提高学习效果。
2.引导学生建立物理模型在建立物理模型的过程中，教师需要引导学生积极参与，让学生通过观察、分析和比较，建立正确的物理模型。
例如，在讲解电流、电压和电阻的关系时，教师可以引导学生建立电路模型，通过电路模型的建立，可以帮助学生更好地理解电流、电压和电阻之间的关系。
3.注重物理模型的实用性在建立物理模型的过程中，教师需要注重模型的实用性。
物理模型是为了帮助学生更好地理解物理知识而建立的，因此，模型的实用性是非常重要的。
教师需要选择适合学生的模型，并根据实际情况进行修改和完善，以适应不同的教学需求。
三、如何运用物理模型进行教学1.引入物理模型，激发学生的学习兴趣在教学过程中，教师可以引入物理模型，激发学生的学习兴趣。
例如，在讲解光学的折射现象时，教师可以展示一些光学模型，让学生观察和分析光线的传播路径和方向，从而激发学生的学习兴趣。
2.利用物理模型进行实验教学实验教学是初中物理教学的重要组成部分。
在教学过程中，教师可以利用物理模型进行实验教学，以帮助学生更好地理解实验原理和方法。
例如，在讲解电磁感应现象时，教师可以利用磁场、电流表和导线等材料制作电磁感应实验模型，让学生通过观察和分析实验结果，加深对电磁感应现象的理解。
3.结合实际生活应用进行讲解物理是一门与实际生活密切相关的学科。
在教学过程中，教师可以结合实际生活应用进行讲解，以帮助学生更好地理解物理模型的实际意义和应用价值。
高中物理课堂建模设计教案
高中物理课堂建模设计教案教学内容：本节课将通过实验的方式，让学生利用弹簧测量小球的弹性势能，并建立相应的数学模型。
教学目标：1. 理解弹簧的弹性势能和小球的弹性势能之间的关系。
2. 学会利用弹簧实验测量小球的弹性势能。
3. 掌握建立实验数据与数学模型的能力。
教学步骤：引入与导入（5分钟）1. 讲解弹性势能的概念，引出弹簧测量小球的弹性势能实验。
2. 引导学生思考如何利用弹簧来测量小球的弹性势能。
实验设计（15分钟）1. 分组设计实验方案，包括准备实验材料和测量仪器。
2. 实验过程中，学生将小球悬挂在弹簧上，用不同高度释放小球，测量其弹性势能和位移的关系。
3. 让学生亲自操作实验，并记录实验数据。
数据处理与分析（15分钟）1. 学生整理实验数据，绘制弹簧伸长和杆长之间的关系图。
2. 结合数学理论，给出弹簧的劲度系数和小球的弹性势能之间的定量关系。
3. 让学生讨论实验中可能存在的误差，并提出改进方法。
建立数学模型（15分钟）1. 引导学生根据实验数据，建立弹簧和小球弹性势能之间的数学模型。
2. 让学生通过实验数据拟合曲线，找出合适的函数关系。
3. 鼓励学生进一步探讨模型的适用范围和局限性。
总结与拓展（10分钟）1. 学生汇报实验结果和数学模型，进行总结和讨论。
2. 拓展学生对弹性势能的理解，引导他们思考其他实验中弹性势能的应用。
3. 鼓励学生提出自己的建模设计实验想法。
课堂评价：观察学生在实验操作和建模设计过程中的表现，评估他们对弹性势能和数学模型的理解程度。
扩展活动：组织学生进行实际建模设计项目，让他们在实践中应用所学知识。
可结合学科知识，开展更加贴近生活实际的建模设计活动。
教学反思：及时总结课堂教学效果，找出不足之处并调整改进，为今后的建模设计课堂教学提供借鉴。
高中物理教学中学生建模能力的提升策略
高中物理教学中学生建模能力的提升策略摘要：本文旨在探讨高中物理教学中提升学生建模能力的策略。
建模能力是学生在物理学习中应用所学知识解决实际问题、建立模型的能力。
为此，本文提出了培养实践意识、促进思维转变、实践建模技能和激发兴趣与创造力四个策略。
通过实践参与和实验设计，学生可以建立模型来解释观察数据；鼓励思考和开放性问题有助于培养学生的主动解决问题的思维方式；通过指导和模型设计任务，学生可以掌握建模技能；多媒体资源和合作学习则能激发学生的兴趣与创造力。
这些策略将有助于学生更好地理解物理概念，提高建模能力，培养问题解决能力和创新思维。
关键词：高中物理教学、建模能力、实践意识、思维转变引言随着科学技术的迅速发展，建模已成为解决实际问题和探索未知领域的关键工具。
培养学生的建模能力不仅有助于他们深入理解物理概念，还能培养创新思维、问题解决能力和实践能力。
然而，许多学生在面对建模任务时面临挑战，缺乏必要的技能和思维方式。
因此，我们需要探索有效的教学策略和方法，以提高学生的建模能力，为他们在日后的学习和职业发展中奠定坚实基础。
通过这些努力，我们可以培养出具有创造力和解决实际问题能力的物理学习者，为未来的科学发展做出贡献。
一、培养实践意识实践意识使学生能够主动参与实际的实验和观察，从中感受物理现象，并通过观察、测量和收集数据来建立模型。
在教学中，教师可以采取以下方法来培养学生的实践意识。
首先教师可以提供一定的自由度，让学生自己思考并制定实验方案，他们将面临权衡和决策的过程。
这有助于培养学生的实践能力和创造力。
同时，教师还可以提供必要的指导，确保实验的安全性和有效性。
其次学生可以通过观察实验现象并收集相应数据，然后进行整理、归纳和分析。
这使学生能够从实验数据中提取有用的信息，并建立起与物理概念的关联。
教师可以指导学生运用统计方法和图表绘制工具，帮助他们理解数据的含义和规律。
此外在进行实验和观察时，教师可以引导学生回顾和应用他们所学的物理理论知识。
基于学习进阶的高中物理单元教学设计——以“圆周运动”学习为例
基于学习进阶的高中物理单元教学设计以 圆周运动 学习为例余冬冬(江苏省宜兴市丁蜀高级中学㊀２１４２２１)摘㊀要:本文通过以 圆周运动 这节内容为例ꎬ深入探究学习进阶中的高中物理单元教学设计ꎬ为全面提升高中物理的单元教学效率提供可参考的资料.关键词:学习进阶ꎻ高中物理ꎻ单元教学中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２１)０６－００６５－０２收稿日期:２０２０－１１－２５作者简介:余冬冬(１９８０.１２－)ꎬ男ꎬ江苏省宜兴人ꎬ本科ꎬ中学高级教师ꎬ从事高中物理教学研究.㊀㊀所谓的单元教学ꎬ即一种基于大概念和大思路的角度ꎬ并以实现课程与课时双目标为核心ꎬ继而在促使学生掌握学科内容及特点同时也致力于发展他们学科核心素养的教学方式.而相较于传统教学ꎬ因单元设计能有效将不同的知识点按照由浅入深㊁由简单到复杂的方式组织起来ꎬ这不仅对学生知识体系的系统化构建大有助益ꎬ更能让学生的学习思维得到有效锻炼.对此ꎬ本文将以 圆周运动 为例ꎬ就单元设计教学的具体运用方法做出阐述.㊀㊀一㊁单元教学内容选择圆周运动 是人教版 曲线运动 中７个组成章节的内容之一ꎬ而除了 圆周运动 .前２节内容分别为 平抛运动 和 运动的合成与分解 .属于后４章节的 圆周运动 ꎬ其核心教学内容当时让学生理解并懂得该如何运用动力学问题.而此类问题正是日后研究天体运动㊁带电粒子及电磁场运动等内容的必备基础.㊀㊀二㊁单元教学目标制定随着新课程改革的逐步深入ꎬ新的课程标准也明确了高中物理教学需对实验探究给予高度重视.至于实验探究的主要目的便是要让学生理解诸多的物理含义ꎬ如向心加速度㊁各种量.除此之外ꎬ对各名词之间的关系也是高中物理的教学重点ꎬ诸如匀速圆周运动的向心力与半径㊁角速度㊁质量方面有何关联.而鉴于上述部分内容具有极强的抽象性ꎬ故具体的教学过程也需采取适宜的教学方法ꎬ尤其要注重将相关的思路和方法渗透其中以及将牛顿第二定律的向心力知识融入其中ꎬ如此方能完善学生的知识结构ꎬ使其对向心力等内容及其规律产生直观化的理解.除此之外ꎬ在新课程改革标准中还对本单元学习提出了以下要求:一是要借助实验来让学生了解各物理名词的具体含义㊁意义及定义式ꎬ包括线速度㊁角度苏㊁转速㊁周期等.以此让学生的科学论证能力得到一定程度的发展ꎻ二是借助实验探究来理解向心加速度的方向及表达式ꎬ而后根据不同的问题情境懂得该运用怎样的向心加速度表达式来加以运算.如此做的目的便是要让学生初步构建起抽象概括模型的能力ꎻ三是基于对向心力概念的理解来掌握其相关的表达式ꎬ继而懂得运用相关表达式去解决相应的问题ꎬ诸如在解决匀速圆周运动问题时采用牛顿运动定律ꎻ四是能从学习中释放出来以了解生活中的圆周运动.这将有助于强化学生的科学解释能力ꎬ而后促使他们逐步树立起正确的科学态度.㊀㊀三㊁学习进阶路径规划就本章节所包含的观念而言ꎬ其目的是让学生了解曲线运动ꎬ而后便帮助学生建立起初步的力与运动观.而从科学思维的角度上来看ꎬ基于本章节还涉及到其他重要知识点ꎬ包括比值定义法以及构建模型的思想等.故而在实际教学过程中ꎬ为加深学生的学习印象ꎬ教师需让学生亲身经历科学的产生㊁推理及论证这一系列过程ꎬ如此一来ꎬ学生方能知晓生活中的哪些问题ꎬ实则包含了物理的思想ꎬ有了此方面的认知ꎬ方能让学生将课堂所学带入生活ꎬ进而通过在生活中实际运用知识来促使其学科思维与实践意识的发展.除此之外ꎬ在实际教学之时ꎬ教学也应有意识地提升ꎬ以此让学生的实验探究能力在解释交流过程中得到提升.至于学生科学论证能力的发展ꎬ教师便需由科学态度与责任入手ꎬ通过对两个质点运动及转动快慢加以比较ꎬ从而发展学生的科学论证能力.再次ꎬ就本单元包含的两个实验探究而言ꎬ其核心目的均是致力于发展学生的抽象概括及模型构建能力以及促使学生形成求真务实的精神ꎬ对此ꎬ教师可再度将生活引进教５６Copyright©博看网 . All Rights Reserved.学ꎬ一来可切实发展学生的问题发现与解决能力ꎬ二来则能让学生逐步养成站在物理角度思考与发现问题的能力ꎬ这对学生接下来的学习与生活均有莫大助益.最后ꎬ基于物理各知识点之间均有着极强的联系ꎬ故而提升教学的效率及效果ꎬ有关 圆周运动 的教学过程ꎬ教师还可划分学习层级ꎬ至于层级的具体划分标准则可参照下表:表１㊀ 圆周运动 学习层级与素养发展规划进阶表学习层级素养发展规划层次６:能定性定量地分析生活中的圆周运动ꎬ知道离心运动及其产生条件ꎬ了解离心运动的应用和防止发展学生基于事实的科学解释能力ꎬ形成正确的科学态度.层次５:知道向心力的概念ꎬ能从牛顿第二定律的角度理解向心力的表达式运用牛顿运动定律解决匀速圆周运动的问题ꎬ完善运动与相互作用的物理观念.层次４:知道向心加速度的方向和表达式ꎬ能根据问题情景选择合适的向心加速度表达式进行简单运算培养学生实验探究的意识ꎬ发展学生基于事实进行抽象概括的模型建构能力.层次３:知道匀速圆周运动是变速运动ꎬ有向心加速度.加深学生对加速度的理解ꎬ是学生运动学知识的进一步拓展与延伸ꎬ完善物理概念.层次２:知道线速度㊁角速度的物理意义和定义式ꎬ了解转速和周期ꎬ知道匀速圆周运动的特点.加深学生对比值定义法的理解ꎬ发展学生基于证据的科学论证能力.层次１:知道什么是圆周运动ꎬ什么是匀速圆周运动加深学生对曲线运动的理解ꎬ完善曲线运动的物理观念.㊀㊀四㊁单元教学环节落实１.认识圆周运动(１课时)将生活化的场景引进具体教学ꎬ而后引导学生对物体的运动轨迹展开调查.通过观察估计形状而后思考如下问题:对于圆周运动物体的快慢该如何进行比较.待学生思考一定时间后ꎬ再引导学生进行猜想ꎬ猜想的具体内容围绕学生已有的生活及学习经验ꎬ诸如进行圆周运动的物体ꎬ多少时间可转一圈?不同物体在相同时间所转的圈数.对于上述猜想ꎬ教师可让学生将之与此前所学的直线运动进行对比ꎬ以此帮助学生实现知识的迁移.而后再通过对比曲线运动线速度㊁角速度定义与直线运动定义的差异ꎬ以此让学生了解解答上述问题需获知圆弧长短以及转过角度大小等重点ꎬ继而达到突破教学难点的目的.之后ꎬ为巩固学生对所学知识的理解ꎬ教师又可开展相关的物理实验ꎬ诸如用实验仪器进行现场测量ꎬ让学生思考该如何测ꎬ具体需要哪些工具以及各类工具又该如何使用等.２.向心加速度(１课时)众所周知ꎬ物体在不受力的情况下将保持匀速运动的状态ꎬ而此时的加速度则为零ꎬ但匀速圆周运动却并不等同于匀速直线运动ꎬ这便意味着其合力以及加速度也必然不为零.那么又该如何判断该加速度的大小及方向呢?对于上述问题ꎬ教师同样可通过实验的方式来引导学生展开探究ꎬ诸如利用手机ＡＰＰ传感器ꎬ此传感器可基于手机本身内置的陀螺仪及角速度传感器来获知手机本身当下的角速度及向心加速度ꎬ且该向心加速度还会随着时间的变化而变化.在最初阶段ꎬ即在转盘电机关闭时ꎬ可得到加速度接近于零的向心加速度.而当电机启动后ꎬ手机的角速度便开始跟随转盘速度变动.此时角速度不变而将转动半径改变ꎬ再将不同转动半径对应的加速度记录下来ꎬ以此便可形成完整的向心加速度与转动半径关系图.通过观察ꎬ学生便能清楚掌握向心加速度㊁线速度及角速度之间的关系.(理论推导)基于运动学角度来学习向心加速度ꎬ由于所谓的向心加速度也便是线速度变化量与时间的比值ꎬ而其中最关键的变化量便是线速度.因此ꎬ教师可在实际教学开展时首先由直线运动的速度变化量开始ꎬ通过引进相关概念来对速度变化量的方向予以再度强调ꎬ由此引伸出曲线运动中的速度变化量再加以计算.之后针对质点圆周运动的求解.可让速度的变化量与线速度的方向保持垂直并指向圆心.(理论探究)根据牛顿第二定律ꎬ我们可以用向心加速度的大小和方向推导得到做匀速圆周运动的物体受到的合外力的方向和大小ꎬ即向心力的大小和方向.(实验探究)实验的相关设计可使用机械鸟ꎬ在机械鸟做圆周运动的同时通过拉动绳子来使其形成圆锥摆ꎬ以此来对向心力的表达式加以验证.通过研究机械鸟学生很容易获知以下原理ꎬ那便是不同方向的拉力及重力合成方可形成向心力.而后经过ＡＰＰ的介绍ꎬ学生又将得知向心力的命名由来ꎬ也便是在其他性质的力所提供形成了向心力.总之ꎬ高中物理涉及到诸多的物理思想方法㊁概念㊁定义㊁定理及原则.而上述内容均是学生学习过程必须掌握之重点.因此ꎬ教师也不能片面顾忌课本所陈ꎬ而是要带领学生展开深入挖掘ꎬ以此了解更深层次的物理知识ꎬ继而在帮助学生完成自身知识体系的完善构建同时亦让他们对科学本质产生深刻的理解ꎬ这对学生物理学习精神的提升势必大有助益.㊀㊀参考文献:[１]王较过ꎬ赵萍萍.概念图在中学物理核心概念学习进阶中的应用[Ｊ].中学物理教学参考ꎬ２０１５ꎬ４４(１１):２－６.㊀[２]张玉玲ꎬ彭朝阳.基于学习进阶的初高中物理教学内容衔接 以"电和磁"为例[Ｊ].物理教师ꎬ２０１６ꎬ３７(１０):１７－２０.[责任编辑:李㊀璟]６６Copyright©博看网 . All Rights Reserved.。
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基于物理建模的学习进阶指导教学
作者：冯亚儒
来源：《教育实践与研究·中学课程版》2019年第08期
关键词：学习进阶;物理建模;平抛运动
中图分类号：G633.7 ; ;文献标识码：B ; ;文章编号：1009-010X（2019）20/23-0116-04
一、基于物理建模的學习进阶的可行性
“学习进阶”近年来一直是教育领域的研究热点，美国国家理事会（NRC）在2007年给出了“学习进阶”的一般性定义：“对学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维方式的描述。
”学习进阶理论指出，应将学生的认知发展过程切分为多个能级，以分析学生现有的知识能力水平（低锚点），并以大多数学生的认知为基础，设置问题情境，统一进阶起点。
在能够提升学生思维发展的凌乱区间内，教师应多角度思考进阶变量，设置中间节点，以帮助学生提升认知水平。
并选取合适的测评工具，准确测评学生动态发展的层级，进而达到进阶目标，获得科学概念（高锚点）。