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1、创新思维能力和物理模型的构建的关联浙江黄岩宁溪中学解灵江（318023）摘要：创新思维能力的培养就是通过有目的、有系统的创新教学与训练，使学生树立创新意识，培养创新品质，开发创新思维，初步掌握创新技能技法，从而提高学生创新素质的一种新型教育。物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基础上建立起来的，它能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流。如何在课堂教学过程中，把培养学生的创新思维能力和对于物理模型构建相互结合，相互联系，是一个比较值得探究的问题。关键词：创新思维能力物理模型的构建正文：物理学是一门基础科学，是整个自然科学和现代技术发展的基础，对促进社会的发展具有不可替代的作用。 物理知
2、识在现代生活、社会生产、科学技术中有广泛的应用。物理学的研究方法对于探索自然具有普遍意义。学生在高中物理课程中学到物理基础知识和实验技能，受到科学方法和科学思维的训练，受到科学态度和科学作风的熏陶，这对于他们提高科学文化素质，适应现代生活，形成终身学习的能力，都是十分重要的。当今社会是一个知识经济时代，需求大量的创新型人才。江总书记讲：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”中共中央、国务院在关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定中指出：“培养学生的创新精神和实践能力是实施素质教育的重点”。所谓创新思维能力的培养就是通过有目的、有系统的创新教学与训练，使学生树立创新意识，培养
3、创新品质，开发创新思维，初步掌握创新技能技法，从而提高学生创新素质的一种新型教育。在中小学教育中，课堂教学是实施创新思维能力的培养的主渠道，也是实施创新教育成功的关键。随着现代教育对学生能力要求的不断提高，建立科学的课堂教学模式，培养更多思路开阔、反应敏捷的具有创新思维能力的高素质人才，是教育改革的最新课题。如何在课堂教学过程中，把培养学生的创新思维能力和对于理想模型构建相互结合，相互联系，是一个比较值得探究的问题。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。各种事物之间有复杂的相互联系。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
4、运动。为了使研究变简化，我们常把问题理想化的方法，建立理想化模型。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。这就是先建立合适的物理模型，然后在一定条件下，用于处理某些实际问题。由于物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基础上建立起来的，它能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流。本文就从以上两点出发，结合实际的教学过程，来探讨学生的创新思维能力和对于理想模型构建的体会。建立科学的物理模型可以提高学生理解和接受新知识的能力。在培养学生的创新思维能力过程中，对于理想模型构建之后，有意识有目的的引导学生回到一个实体之中，在讲述质点的概念之后，不只停留在一个概念上
5、，该把这个知识概念转化为学生脑中的概念，并与实际问题相联系，这是一个从理论到实际的一个思维转化的过程，也是学生一种能力的培养，对学生来说有了一个借鉴的平台。我们在运动学中建立 “质点”模型时，用一有质量的点来描绘，这是对实际物体的简化。当物体本身的大小在所研究的问题中可以忽略，也能当作质点来处理。在分析例子时，什么样物体可以看作质点，什么样物体不可以看作质点，要从看作质点的条件上引导学生去思考去分析,突出它所处的位置和质量的特性。例如：我们骑自行车回家，从家里到学校整个运动过程中，研究自行车的位移与时间，自行车可以当作质点；要讨论自行车的轮胎怎么样的运动，前后两轮的摩擦力的方向，则自行车就不能
6、作为一个质点的模型来处理。在学生对这一模型有了充分的认识和足够的理解，为以后学习质点的运动、万有引力定律、物体的平动和转动，点电荷、点光源、弹簧振子、单摆、理想电流表、理想电压表等等奠定了良好的基础。使学生学习这些新知识时容易理解和接受。利用构建物理模型培养学生的创新思维能力。物理模型的建立很具创新性，教师应该把建立物理模型的这种创新的思路启发地诉之于学生，这样对学生创新意识的培养才是有益的。构建模型就是将物理过程模型化，将一些复杂的物理过程经过分解、简化、抽象为简单的、易于理解的物理过程。例如，为了研究“带电粒子在电场中的偏转”，我们先将问题简化为下列两个过程：第一，带电粒子平行电场线方向受
7、电场力作用，做匀加速直线运动；第二，带电粒子在竖直电场线方向不受力作用，做匀速直线运动。我们把带电粒子在电场中偏转分解成两个理想模型，是一个学生已知并以构建的理论。可见，构建模型，不但可以使问题得到简化，还可以加深学生对有关概念、规律的理解，有利于培养学生思维的灵活性。利用“物理模型”培养正确的思维方法，从而培养创新思维能力。由于年龄的关系，中学生一般只注意知识的学习，并不关心自己的思维方法是否正确，指导学生运用正确的思维方法是培养学生创新能力首要任务。“物理模型”的建立，也是一种严密的正确的思维方法，其思维过程非常明显，分析好每一个“物理模型”的建立思维很重要，也是极好对学生的创新思维能力的
8、培养。在教学过程讲述前人构建物理模型的思路对学生的创新思维能力的培养我们在课堂教学过程中，讲述前人的对物理模型的构建，对一个问题提出到这个问题的解决的思路及前人对这个问题是如何处理，这对处在这个年龄的学生，有积极的引导和模仿作用。物理模型是在不断完善发展的。随着社会的不断进步，人类对事物的本质的认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应地由初级向高级发展并不断完善。例如，原子模型的提出就是一个不断完善的过程。起初，人们认为原子是不可分的。直到1897年汤姆生通过阴极射线实验发现电子，揭开了原子结构的序幕，汤姆生认为：原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里，这就是
9、汤姆生的“枣糕式”原子模型，此模型能说明原子是中性的，并能说明辐射电磁波形成原子光谱，但解释不了粒子散射现象。卢瑟福进行了粒子散射实验，他认为：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转，这就是卢瑟福的“原子核式结构”模型，此模型可以解释粒子散射实验，还可以估算出原子核的大小，但与经典电磁理论产生了两个矛盾。玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的“轨道量子化”模型，这种模型的内容是三条假设：即能级假设、跃迁假设、轨道假设。从讲述原子物理中的原子结构到原子结构模型的提出不是一步而就的，是一个演化的过程。对一个问题提出还得有质疑
10、的能力，在质疑的过程中，学生的创新思维能力将会提高。四、创新思维能力在习题中构建物理模型的体现传统习题教学中,教师对解题很有见解，也很有水平，但在解题过程中，往往忽略了对学生如何建立合理的物理模型，不利于学生的正确思维能力的培养及独立分析能力、创新能力的培养。在分析习题中有极多的例子可以与学生已掌握的理想化模型相联系在一起，利用构建合理的物理模型，则可以有利于学生的创新思维能力培养。例1 某一消防运动员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双脚弯曲的方法缓冲，使重心又下降了0.5m。在着地过程中，地面对他双脚的平均作用力估计为：（ ） A. 自身重力的2倍 B. 自身重力的5倍 C. 自
11、身重力的8倍 D. 自身重力的10倍 简析 这个问题以学生熟悉的生活中物理为背景，渗透了高中力学中运动学规律、动能定理等知识及匀变速直线运动及质点等模型。要求学生解答这个问题时，首先把人抽象为质点模型，人的运动抽象为先做匀加速后做匀减速运动的运动模型。原型问题通过抽象后与如图所示理想问题（小球从高H处自由下落进入砂坑h深度，求小球在砂坑中受到阻力）类同，然后运用整体动能定理列出：mg(H+h)-FNh=0，解之：FN5mg。通过这个原型问题教学，训练了学生通过分析、近似、简化抽象物理模型能力，同时也认识到物理学知识的实用性，在分析问题过程中同时也对思维能力和相互联系能力进一步的体会。总之，在教学过程中，教师有目的有意识的引导学生将构建物理模型和培养学生的创新思维能力联系一起，是很有必要的，也是很重要的。参考文献：1.物理竞赛辅导中培养学生创新能力教学初探黄国龙物理通报2004年第4期2.创设实践型问题情景 培养学生的实践能力 黄国龙物理教师2002年第6期3.全日制普通高级中学物理教学大纲4、查有梁 物理教学论广西教育出版社 1996年 5、殷传宗 物理教育学研究四川科技出版社 1996年 6、乔际平 续佩君 物理教育学 江西教育出版社 1992年 用心 爱心 专心 118号编辑 - 2 -
