利用几何画板创设情境提高学生建模能力的研究

陈金鹏

(山西省吕梁市离石区江阴高级中学 山西吕梁 033000)

情境教学是指给学生创设一定真实、生动的教学情境，让学生在特定的情境中学习物理知识，提高学生的学习能力和学习意识。几何画板是一种能够作图和实现动画的辅助教学软件，对物理教学有重要作用。建模，顾名思义就是建立模型，是为了理解事物而对事物作出的一种抽象、无歧义的书面描述。学生的建模能力得到提高，能够将抽象的物理概念变得更加形象具体，使复杂的物理知识变得更加简单，有利于激发学生的想象力、创造力，推动物理教学的良好开展。

一、提高学生物理建模能力的重要性

物理学科是一门实用性的学科，物理建模能力对物理学习和学生的有重要作用，是连接物理知识与现实应用的桥梁。物理建模能力的提高能让学生的创新意识得到提升，学生对物理知识的学习也会更加积极主动。物理模型本就具有创新性，在物理模型上，学生的思维和思路会更加清晰，能有效培养学生的创新意识。在物理模型的基础上，学生能够形成正确的思维方法，提高创新能力。建模能力的提高能够有效保障学生的思维变化，提高学生的思维性和创新性，指导学生在良好的思维前提下进行知识学习，提高学生的综合学习水平[1]。

高中物理知识比较抽象、不易于学生的理解和学习，导致很多学生逐渐丧失学习的自信，很容易被学习中的困难所打倒。借助物理模型提升学生的物理建模能力，就可以帮助学生顺利理清物理图像，降低物理知识的难度，消除繁琐性，使物理学习变得简单轻松。这样一方面能够降低教师的教学难度，另一方面能降低学习难度，增强学生的学习自信，培养学生的综合能力。物理建模的特点就是典型性、方法性、美学性，物理模型是从一类物理问题中紧抓本质内容，将知识和规律结合在一起选择出具有代表性的结果。此外，物理模型不仅是知识的结果也是思维的结果，能够加深学生对物理概念的认识，使学生懂得物理知识的内涵。而且物理建模能够简明扼要地揭示物理知识和问题，将物理的形式美展示出来。物理模型主要分为实物模型、过程模型、问题模型，学生物理成绩的好坏在很大程度上取决于学生对物理模型的掌握，也就是学生的建模能力。

钱学森先生曾说过：“模型就是通过我们对问题现象的分析，利用我们考究得来的机理，吸收一切主要因素，略去次要因素所创造出来的一幅图画，是形象化了的自然现象。”所以物理模型以及学生的建模能力就是在科学思维的基础上对物理世界中的原物的一种抽象介绍，是跟随一定目的，用物质形式或思维形式对本质的还原再现。因此，学生建模能力的提高能让学生的物理学习成绩增强，有效保障物理教学的效益，使物理问题得到简化却又不会产生过多的差异性，这样就可以使学生更好地掌握物理知识的规律，对实际事物有详细的研究和分析，对物理世界有充分的认识，进而提高学生的物理综合水平。

二、利用几何画板创设情境提高学生建模能力的策略

（一）利用几何画板改进教学方式，促进教师专业发展

在如今的教学中，信息技术的应用已经十分普遍，不管是生活还是学习中，随处可见信息技术。几何画板就是信息技术下的一个产物，它就像是一张神奇的图画纸，能让所画出来的对象运动，这也是被称之为动态几何的原因。利用几何画板开展高中物理教学，教师需要提前对几何画板有所掌握。而且几何画板不像多媒体以及其他信息技术那样繁琐，它就是简单的一张“画纸”、一根“笔”，便于教师精准掌握，创新物理教学[2]。

时代在变化，教育在发展，教师势必要与时俱进，提高教学能力，掌握科学有效的教学方式，能够站在学生的角度思考教学，这样才能让教学质量有所提升，让自身的专业能力有所提升。几何画板创设情境的教学是对传统教学模式的一个推翻，彻底打破了一张黑板、一根粉笔教学的时代，这是对教学的一个更新换代，是对教师的一个帮助，也是一种促进。几何画板的应用让课堂的教学氛围更加活跃，可有效增强学生的学习能力，使物理课堂教学有效开展，教师能够从日常教学入手，培养学生的建模能力，通过几何画板创设情境来提高学生的建模能力，转变学生对物理教学的认识，提高学生的建模能力。

（二）利用几何画板导入物理知识，培养学生建模意识

在高中物理教学过程中，教师要合理导入知识，可利用几何画板创设教学情境，使学生对物理知识的学习更加有兴趣，培养学生建模意识。教师要转变传统教育的做法，可巧妙借助几何画板导入物理知识的学习，全面培养学生的建模意识，激发学生对物理知识的兴趣。

例如，学习“机械波”中的“波的形成和传播”时，教师可以直接在几何画板中绘制出一个声波的模型，在几何画板中绘制出水平直线，再利用各种工具绘制直线，将绳子看成不同的质点，最终通过振动来形成波形。这样的方式远比让学生根据课本上死板的图像及文字的教学效果要好得多。教师在绘制过程中，可以让学生猜测教师绘制的内容是什么，勾起学生的学习欲望。学生能够结合动态的声波模型对接下来的教学内容产生兴趣，这可对物理教学起到很大的促进作用，让学生在几何画板的知识导入下形成科学的建模意识，让物理知识的导入变得更加丰富有效，为接下来的物理教学打下坚实的基础。

（三）利用几何画板优化物理课堂，强化学生创新思维

物理知识的抽象性和复杂性让很多学生望而止步，无法接受物理知识的教育和引导，无法开展物理高效课堂。几何画板的作用不仅是为了让知识进行良好的导入，它更是能够展现出物理现象，模拟物理现象，在连续改变某些量化后更好地探讨物理知识。几何画板能够优化物理课堂，使学生的创新思维更加活跃，在教师的指导下对物理知识的掌握更加完善，对物理概念的认识更加轻松，就像抽丝剥茧一般探索出物理的规律和内涵。由此，学生能够主动加入物理课堂，强化自身综合学习水平[3]。

例如，学习《相互作用》中的“力的合成”“力的分解”时，高中生对于受力分析还是无法直接了解的，这也是教学中的一个重难点知识。在几何画板上能够通过演示实验来让学生对受力分析有新的认识，掌握其中的规律。教师可以根据几何画板来给学生展示物体的移动，按条件设定物体重力和摩擦力的系数，利用鼠标设计拉力的大小和方向。经过一系列的验证能使学生意识到拉力和水平在保持30°仰角时，能够使物体得到加速，这时所需要的力也是最小的。这些内容都是实际实验操作中无法掌握和观看的，在几何画板上则能得到直观的展示，这对学生的思维能力和创新意识也有良好的促进作用，学生也能轻松理解物理知识，懂得物理推算，在良好的情境下提高物理教学质量。

（四）利用几何画板加强思维训练，提高学生建模能力

物理知识中，除了基础的物理概念，还有各种图像来表达出物理知识，图像也是组成物理知识的重要内容，学生也需要全面掌握。图像在物理教学中有着不可替代的作用，它是探索物理规律的一种有效方法，不仅简单明了，能轻松解决物理问题，还能让学生对物理知识的掌握更加清晰，使学生在懂得绘制图画、了解图画的同时，形成完整的知识体系，进而提高学生的建模能力[4]。

例如，在高中物理教学中，力学和电学都是重要的组成部分，电学设计实验中有关于滑动变阻器做分压式连接的实验内容，是对滑动变阻器的一个选择。一般来说，都会选择最小的滑动变阻器进行实验，在电路安全的情况下让实验的开展更加顺利。选择最小的滑动变阻器也是为了让电阻值变小时，负载上的电压成线性变化。学生无法全面掌握这一理念，最大的困难是无法凭空猜想出它的变化及内容。利用几何画板则能展示出滑动变阻器的变化以及电压的变化，能够在双方的变动下直观地看到图像，进而有效掌握知识内容，了解滑动变阻器总阻值的变化对电压变化的影响，使学生的逻辑思维得到提升，提高学生的建模能力，增强学生的思维水平。

三、结束语

综上所述，利用几何画板创建情境，能有效提升学生的物理建模能力。物理学科是一个范围涉及较广的自然科学，覆盖了多个内容。物理建模能力的培养有助于学生的终身发展，使学生对物理知识的掌握、对物理概念的学习有更深的认识。物理建模是教师教育和学生学习的主要环节，能将抽象的物理知识简单化，提高学生的学习能力，培养学生的创新意识和能力。