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高中生物理模型建构能力培养的实践研究

来源:国家规划重点课题数据中心 发布时间:2026-01-12 浏览次数: 次

一、课题研究的提出背景 

(一)普通高中物理课程改革的内在要求 

当前我国普通高中教育正处于深化课程改革的关键阶段,课程理念从知识本位转向素养本位,强调学科育人价值的实现。物理学科核心素养培育成为课程改革的核心目标,模型建构作为科学思维维度的重要组成部分,是学生形成物理学科思维方式的关键载体,其能力培养是落实物理课程改革理念的必然路径。

(二)高中物理学科学习的现实需求 

物理学科具有高度抽象性与逻辑性,需通过对复杂自然现象的简化抽象把握物质运动的本质规律。高中阶段物理学习的抽象程度与逻辑要求较初中明显提升,学生易陷入机械记忆、套用思路的误区,难以形成系统性认知。模型建构作为分析物理问题的核心方法,能帮助学生建立简化复杂问题的思维框架,是提升物理学习效率的重要支撑。

(三)当前高中物理教学的优化方向 

当前部分高中物理教学仍存在重知识传授轻能力培养、重结果记忆轻过程探索的问题,对学生物理思维能力培养重视不足,导致学生学习停留在浅层次知识掌握层面,难以形成独立解决问题的能力。模型建构能力培养能推动物理教学从知识导向转向能力导向,实现知识学习与能力提升的统一,是教学优化的重要方向。

二、课题研究的核心价值 

(一)理论价值 

本研究围绕高中生物理模型建构能力培养开展系统性实践探索,能够进一步丰富物理学科能力培养的理论体系,完善高中物理能力培养的理论框架,细化高中阶段模型建构能力培养的内涵与实施逻辑,为高中物理能力培养研究提供新的理论视角,补充相关领域的实践理论积累,为后续同类研究提供参考与借鉴。

(二)实践价值 

本研究立足高中物理教学真实场景,探索模型建构能力培养的具体路径与方法,能够为一线物理教师开展模型建构教学提供可操作的思路指引,帮助教师将能力培养融入日常教学过程,提升教学的针对性与有效性。同时,能切实提升学生的物理思维能力,改善学习方式,增强学习兴趣与获得感。

(三)育人价值 

模型建构能力不仅是物理学习的关键能力,也是科学思维的重要组成部分,具备迁移性与普适性,能够帮助学生形成科学的思维方式与问题解决能力,对其他学科学习及未来发展具有积极促进作用。本研究能更好发挥物理学科的育人价值,助力学生核心素养全面发展,落实立德树人根本任务。

三、核心概念界定 

(一)物理模型 

物理模型是人们为研究物理问题、探讨物理事物本质,对物理现象、过程、对象进行简化抽象后形成的、能够反映事物本质特征的理想化形态,是物理思维的重要载体。它是物理科学研究的重要工具,也是物理知识体系的核心组成部分,核心特征是忽略次要因素、突出主要因素,实现对复杂物理问题的简化分析。

(二)模型建构能力 

模型建构能力是指个体面对物理问题时,能够对问题涉及的对象、过程、条件进行分析抽象,构建合适的物理模型,并运用模型分析解决问题的能力。它是一种综合性思维能力,涵盖观察分析、抽象概括、理解应用、修正完善等多个层面,是物理学科关键能力的重要组成部分。

(三)高中物理模型建构能力培养 

高中物理模型建构能力培养是指在高中物理教学场景下,遵循学生认知发展规律与物理学科知识体系逻辑,通过系统的教学设计与活动组织,引导学生逐步掌握模型建构方法、提升模型建构能力的过程。其核心是将模型建构从隐性思维方法转化为显性教学内容,有计划地推动学生能力发展。

四、课题研究的目标设定 

(一)总体目标 

本研究以高中生物理模型建构能力培养为核心,通过系统性实践探索,厘清高中物理模型建构能力培养的内在逻辑,构建适配高中物理教学实际的模型建构能力培养体系,探索具有可操作性与普适性的培养路径与方法,为高中物理教学中的模型建构能力培养提供实践指引。

(二)具体目标一:厘清高中物理模型的内容框架 

系统梳理高中物理课程范围内的各类物理模型,按照不同分类标准与学习要求进行归类整理,明确各类模型的核心内涵、适用边界与学习层级,形成符合高中物理教学逻辑的物理模型内容框架,为模型建构能力培养提供内容载体。

(三)具体目标二:明确模型建构能力的发展层级 

结合高中学生的认知发展规律与物理学习的进阶要求,划分高中生物理模型建构能力的发展层级,明确不同年级、不同学习阶段学生模型建构能力的发展要求与培养重点,为分层递进的能力培养提供依据。

(四)具体目标三:探索模型建构能力的培养路径 

立足高中物理的不同课型与教学场景,探索模型建构能力培养的具体策略与方法,形成涵盖课堂教学、实践活动、习题训练等多个环节的培养路径,为一线教师开展模型建构教学提供可参考的实践方案。

五、课题研究的主要内容 

(一)高中物理模型体系的梳理研究 

以高中物理课程标准与教材为依据,梳理必修与选择性必修模块中的各类物理模型,涵盖不同模块、不同类型的物理模型,按性质与适用场景分类,明确各类模型的核心要素、形成逻辑与内在关联,构建结构化的高中物理模型体系,为能力培养奠定内容基础。

(二)模型建构能力发展层级的研究 

从学生认知发展角度出发,研究高中生物理模型建构能力的发展过程,划分能力发展层级,明确各层级的核心表现与培养要求,结合不同年级的教学内容与认知水平,匹配高中物理学习的进阶节奏,构建分层递进的能力培养目标体系,保障培养的科学性。

(三)新授课中模型建构能力的培养研究 

探索高中物理新授课中模型建构能力的培养策略,研究如何在新知识教学中融入模型建构思维方法,体现学生的主体参与性,引导学生经历模型建构的完整过程,在学习知识的同时掌握方法、提升能力,实现知识与能力培养的有机融合。

(四)复习课中模型建构能力的培养研究 

探索高中物理复习课中模型建构能力的培养策略,研究如何通过复习引导学生梳理整合已学物理模型,构建模型之间的关联网络,提升学生对模型的整体认知与灵活应用能力,发挥复习课的能力提升作用。

(五)实践活动中模型建构能力的培养研究 

探索物理实践探究活动中模型建构能力的培养路径,研究如何在实验探究、项目式学习等活动中引导学生用模型建构方法解决实际问题,在实践中深化对模型的理解,提升模型建构的实际应用能力。

六、课题研究的思路与方法 

(一)总体研究思路 

本研究遵循“理论梳理—框架构建—实践探索—总结优化”的逻辑,先通过理论学习与文献梳理,明确核心内涵与理论基础,搭建研究框架,确保研究始终围绕核心目标推进;再结合教学实际,细化培养目标、内容与初步策略;随后将方案应用于教学实践,开展行动研究并调整优化;最后总结提炼培养规律与方法。

(二)文献研究法 

通过查阅物理模型建构、物理能力培养、科学思维培育等领域的研究文献与理论著作,梳理相关研究进展,厘清核心概念内涵与外延,借鉴已有研究经验,明确研究切入点与创新方向,为研究开展提供坚实理论支撑。

(三)行动研究法 

以真实高中物理教学场景为依托,将研究与日常教学紧密结合,按照“计划—行动—观察—反思”的逻辑,在实践中探索模型建构能力培养的有效策略,及时发现问题、调整方案,实现研究与教学的双向促进。

(四)访谈研究法 

围绕模型建构能力培养相关问题,与不同特点的物理教师、不同层次的高中学生开展访谈,全面了解一线的真实认知与实际需求,收集实践反馈,为研究方案的调整优化提供现实依据。

(五)比较研究法 

对不同教学策略、不同课型、不同年级下的培养实施过程进行对比分析,梳理不同培养路径的适用场景与特点,提炼共性培养规律,优化培养方法体系,提升研究结论的普适性与实用性。

七、课题研究的进度安排 

(一)研究准备阶段 

时间:2026年01月—2026年03月 内容:组建研究团队,明确成员分工;开展理论学习与文献梳理,搭建研究框架;细化研究方案,做好前期各项准备工作,为后续研究推进奠定基础。

(二)初步实践阶段 

时间:2026年04月—2026年08月 内容:依据研究框架制定初步培养实施方案,在高中物理教学中开展初步实践,将能力培养融入不同课型,收集实践反馈,梳理问题与不足,形成阶段性反思。

(三)深化研究阶段 

时间:2026年09月—2027年01月 内容:针对前期问题调整优化培养方案与策略,开展深层次实践探索,重点研究不同课型的培养策略与不同年级的培养梯度,总结经验,梳理核心路径,形成完善的培养体系。

(四)总结结题阶段 

时间:2027年02月 内容:整理分析研究资料,总结研究经验与不足,提炼核心结论与规律,完成研究总报告撰写,做好课题结题各项准备工作。