物理模型与中学物理教学的研究Word版

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1、传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！本科毕业论文（设计）开题报告题目物理模型与中学物理教学的研究题目类型囗 理论研究囗 应用研究囗 设计开发囗 其他命题来源囗 教师命题囗 学生自主命题囗 教师科研课题拟完成时间2013年4月1日一、选题依据及意义（不少于300字）物理学是研究自然界中物质的基本结构和基本运动的学科，由于物理学的特殊性，在传统的教学模式下，学生解答一般的物理的习题还是不成问题的，但这样就把学生教条化，在遇到实际的物理现象时候，学生可能力不从心，不知道如何下手。物理模型是物理规律和理论赖以建立的基础，在中学物理，中学生所学习的每一条物理原理、定理或定律都与一定的物

2、理模型相联系。解决每个物理问题的过程，都选用物理模型。熟练使用模型方法是学生应该具备的基本物理素质。在中学物理教学中如何引导学生对物理模型及其科学方法的正确有效建立及其思维方法的掌握，直接关系到中午物理教学及学生学习的成败。因此，物理模型的研究对于中学物理教学的理论和实践方面具有重要的指导意义和应用价值。理论层面上,虽然有关物理建模的研究较多,但因研究不同，整体研究物理模型教学的不多，通过研究全面的中学物理模型教学理论，能够帮助整体把握物理模型教学。实践层面上，重视物理模型的建立过程，探讨了这一新模式的教学策略，和教学流程，并给出了教学案例供参考。物理模型使物理问题简单化，从而帮助中学生更容易

3、改进学习方法，增强学习能力，扩展中学生物理学习的深度和宽度，进而更好地提高中学生的科学素养。二、研究目标与主要内容（含论文(设计)提纲，不少于500字）1.研究目标：近几年高考改革总趋势是由知识立意转向能力立意，试题内容大多源于生产生活实际，面对这一类原始物理问题，学生最头痛的就是不知道如何建立合理的物理模型，于是就只能是乱套公式，因此抽象出合适的物理模型显得尤为重要。在新课程改革大环境下，现今的教育要求培养的人才具有创新能力，而我国现阶段的物理教学中，对模型思维能力的培养往往忽略，这就不利于学生掌握科学的思维方法，物理模型教学能帮助学生掌握物理模型建立的，培养科学思维方法和创新实践能力，因此

4、物理教学中应提高对模型教学的重视。物理模型既是重要的学习方法，也是重要学习内容。物理模型教学有利于加强学生创新能力和科学研究力。 本文的目的是，通过对当前物理模型教学现状进行研究，又对现有物理模型教学理论进行理论综述，运用了文献研究和案例研究两种研究方法，研究整理当前与物理模型教学有关的教学理论，了解中学物理模型教学现状，深入分析模型教学中的模型建立过程以解决学生建模能力弱的问题,提高学生解决问题的能力，提出有效的中学物理模型教学流程,理论层面上丰富自身物理教育学理论，最后以“探究平抛运动规律”为教学案例，对物理模型教学做好整体的把握。本文希望通过对物理模型教学的整体研究，形成系统的物理模型教

5、学理论。通过研究，既丰富物理教学理论，又可对物理模型教学进行总体的把握。2.主要内容（提纲）:(1)物理模型的概念、分类、特性及心理学基础；（2）物理模型的教学过程理论；（3）在不同课型中的物理模型教学，包括物理概念、规律、习题的模型教学；（4）物理模型教学案例：“探究平抛运动规律”教学案例，由此对物理模型教学做好整体的把握。三、研究方法和手段（一）研究方法本文主要使用了文献研究、案例分析等科学研究方法。（1）文献研究：在研究过程中查阅了国内外大量的相关报道、期刊文献、论文著作，并对之进行提取、整理、归类从而确定了此项研究工作的重要意义。对国内传统的物理模型教学的相关研究情况进行比较分析，吸收

6、一些成果到物理模型教学中来。（2）案例分析：结合“探究平抛运动规律”这节给出了具体的物理模型教学过程和方法。（二）研究手段以传统文献检索手段为主，辅以网络、数据库等手段，开展资料收集、数据整理等工作。四、参考文献目录（作者、书名或论文（设计）题目、出版社或刊号、出版年月或出版期号）参考文献 1廖建平，基于原始问题解决的中学物理模型教学研究D.南昌：江西师范大学，2008： 30-45.2彭森，中学物理模型教学研究D.江西师范大学，2004：9,29-36.3Malcolm Wells,David Hestenes,Gregg Swackhamer.A modeling method for h

7、igh school physics instruction.Am.J.PhysJ.63(7),1995:606-6194林应国，物理模型在物理教学中的作用J.四川文理学院学报，2008，（6）：149-151. 5田世昆，胡卫平著.物理思维论M.南宁：广西教育出版社，1996：143,201.6刘海，高中物理模型构建教学的理论与实践研究D.长春：东北师范大学，2008：26-40.7裴娣娜，教育研究方法导论M.安徽：安徽教育出版社，2000. 8李新乡，张军朋.物理教学论M.北京：科学出版社，2009.9贾光武，高中物理模型教学的研究与实践D.兰州：西北师范大学，2006：54-56.10谭

8、会，中学物理模型教学设计的理论与实践研究D.东北师范大学，200911陈传尧，启发式教学与创造性思维的培养J.高等教育研究，1998(5):62-6412吴国勇，谈物理模型在物理教学中的地位和作用J.物理教师，1999，（1）：19-20.13王少静，运用原始物理问题提高学生建立物理模型能力的研究D.河北师范大学，2010.五、文献综述（在对选题涉及的研究领域的文献进行广泛阅读或调查的基础上，对该领域的研究现状、发展动态等内容进行综述，并提出自己的见解和研究思路。不少于700字）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。而所有的自然现象都不是孤立的。这种事物之间复杂的相互联系，一

9、方面反映了必然联系的规律性，同时又存在着许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性，为了解决问题我们提出了物理模型。物理模型是指:物理学所分析的、研究的实际问题往往很复杂，为了便于着手分析与研究，物理学中常常采用“简化”的方法，对实际问题进行科学抽象的处理，用一种能反映原物本质特性的理想物质(过程)或假想结构，去描述实际的事物(过程)。这种理想物质(过程)或假想结构称之为“物理模型”2。美国学者David Hestenes(1995)提出概念化表征说，认为物理模型是，对物理系统和过程的概念化表征（conceptual representation）。模型分为三类：系统图式schema，包括(内部)组

10、成要素、(外部)施力物体、连接物描述符（示例），包括物体变量m,q,I、状态变量x,v、相互作用变量F、相互作用律F=GmM/r、变化律Ft=P3。作为对物理事物简化描述的物理模型，不仅能够解释物理现象和实验定律，而且也常常能够作出科学的预言，指明进一步研究的方向。比如海王星的发现就是对物理模型的研究而作出科学预言的实例。法国学者布瓦尔得通过不断地对天王星观测后发现，根据不同时间的资料计算出的天王星运行轨道互不相同。德国数学家贝塞尔为解释这一实验事实，利用开普勒行星轨道模型和牛顿引力理论，大胆预言存在一颗新的行星。1946年9月23日，德国天文学家伽勒观测到了这颗行星，即海王星，从而证实了贝塞

11、尔预言的正确性。再如，卢瑟福的原子核核式模型。卢瑟福从实验事实（ 粒子散射实验）出发，分析粒子偏转的三种现象，推翻汤姆生的葡萄干布丁模型，再建立起原子核的核式结构。在这一过程中，既利用了分析、比较、抽象、概括等抽象思维的方法，也利用了形象类比等形象思维的方法，是抽象思维和形象思维共同作用的物理模型的建立过程。物理模型是物理规律和理论赖以建立的基础。法拉第在1852年，对带电体、磁体周围空间存在的物质，设想出电场线、磁场线一类力线的模型，并用铁粉显示了磁棒周围的磁力线分布形状，从而建立了场的概念，对当前的传统观念是一个重大的突破。1905年爱因斯坦受普朗克量子假设的启发，大胆地建立了光子模型，并

12、提出著名的爱因斯坦光电效应方程，圆满地解释了光电效应现象。卢瑟福以特有的洞察力和直觉，抓住粒子轰击金箔有大角度偏转这一反常现象，从原子内存在强电场的思想出发，于1911年构思出原子的核式结构模型。“哈勃定律”所反映的大爆炸宇宙模型，指出了我们周围的宇宙并不是静态的、恒定的、而是动态的、膨胀的。从而冲破了传统观念的束缚，为研究宇宙的起源和演化扫清了道路。在研究物理问题当中，将物理对象、物理过程或物理情境处理成简单的模型后进行分析与计算十分常见。例如宏观现象中的“日心说”、微观现象中的“原子核式结构模型”等；又如物理概念的建模有：质点、点电荷、单摆、弹簧振子、电场线等；物理过程的建模有：匀速直线运

13、动、匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、简谐波等；物理情境的建模有：碰撞模型、子弹打木块模型、带电粒子在电场中运动模型等；物理实验的建模有：伽利略的理想实验模型、卢瑟福的 粒子散射实验等。在建构物理模型的思维方法方面，国内研究者，虽然已认识到物理模型不只是简单的图形，还有深刻的理论内涵，但是在观念上却没有完全转变，相比之下，国外学者的观念突破了物理模型的“形”的局限，达到了“质”的高度，他们把图像或图景看作是对物理模型的一种形象化表征方式。下面综合各资料将有关物理模型的一些概念及教学理论做个综述。同时也给出本人的一些研究思路和见解。xia（一）物理模型分类物理模型是

14、一种高度抽象的理想化的心理构造物，根据理想化的对象的不同，有些资料上认为应分为两类，但本人认为应分为三类更为恰当。（1）对象模型中学物理模型教学研究用来代替研究对象实体的理想化模型为对象模型，高中物理中对象模型主要有以下一些：质点、轻绳、轻杆、轻滑轮、轻弹簧、不可伸长的细线、理想气体、点电荷(光源)、检验电荷、匀强电(磁)场、纯电阻用电器。 （2）条件模型把研究对象所处的外部条件理想化建立的模型为条件模型，高中物理中学物理模型教学研究中的主要条件模型有：光滑表面、恒力、真空。 （3）过程模型实际的物理过程都是诸多因素作用的结果，忽略次要因素的作用考虑主要因素引起的变化过程为过程模型。高中物理的

15、主要过程模型有：匀速直线运动、匀变速运动（自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动）、匀速圆周运动、简谐振动、碰撞、等温、等容、等压变化4。（二）物理模型特性物理模型都是从自然界中抽象概括出来的，它是在理想化思维条件下建立的结果。理想化思维方法是一种思维主体运用非逻辑性思维认知和逻辑性思维认知相结合的科学思维方法。物理模型是理想化思维的一个具体表现形式，它具有以下基本特性。（1）抽象性和形象性的统一抽象性和形象性的统一，即物理模型的建立离不开抽象思维和形象思维相结合，物理模型也是抽象性与形象性的统一。（2）科学性与假定性的统一科学性与假定性的统一，即物理模型以科学知识和实验事实为依据，经过分析、综合、比较、抽象、概括、推理等一系列逻辑论证而建立，因而具有科学性；另外，在建模过程中，除抽象思维，还要利用形象思维和直觉思维，而任何物理模型都只是对客观实际的近似反映，又具有一定的假定性，其正确性要靠实验来验证。 （3）美学性美学性，即物理模型能简明扼要地揭示物理问题，体现了它的形式美；物理模型是知识与思维的产物，是知识与能力的完美结合，体现了它的和谐美；随着学习的深入，学生对同一模型会有不同层次的体会和感悟，会为它丰富的内涵所折服，体现它的内在美5。