动力学中的类比模型（精选三篇）

动力学中的类比模型（精选三篇）

动力学中的类比模型 篇1

1 类比法的涵义

顾名思义, 类比法指的就是将两个具有相似或者同等属性的事物放在一起对比, 根据其中一类事物所具有的属性而推导另一类事物可能也存在同等属性的一种逻辑推理方式。这种方式是帮助人们进一步探索未知世界的重要手段, 对于人们科学与思维的发展, 物理学研究的不断深入具有重要推动作用。用类比的方法, 人们可以根据现有已知条件推出类比事物的属性, 这不仅是一种教学研究方式, 同时也是一种科学方法论, 一种良好的学习思路。

2 类比法的教学应用

教师在进行物理教学时, 时常会运用到类比方式, 为了让学生做好知识的衔接, 将已经掌握的知识与要新掌握的知识做好串联, 将知识学扎实, 教师可以在日常板书、讲课语言、教案编写等多方面通过类比法帮助学生拓宽知识面, 通过运用类比方式, 可以更加形象的让学生轻松理解课本知识, 加快学生感知知识的速度, 让学生的知识层面更加的深入、立体。另外, 运用类比方式可以提升每堂课的学习效率, 教师运用简洁、形象、生动的例子, 既花费了较少的精力, 又能让学生尽快的掌握, 让学生对于知识的理解更深刻、准确, 因而提升了课堂效率。由此证明, 在大学物理教学中采用类比方式, 可有效提升教学质量, 真正做到以少而精的例子, 启发式的教学方式帮助学生理解知识, 同时也推动了大学物理教学的改革。

在实际教学的过程中, 为了能真正提升学生的洞察能力和认知能力, 不仅教师在教学中要采取类比方法, 还要引导学生自己主动运用类比法学习知识, 学会假设、推理、分析、论证, 掌握学习物理的方法, 并要注重培养学生的创新思维和创造力, 这对于培养学生的综合能力是十分重要的, 同时也是新世纪对综合人才培养策略的有效实践。

3 类比法在大学物理刚体动力学教学中的运用

由于刚体是由许多质点构成的特殊系统, 因此在教学过程中可以采用类比的方法, 仍用质点的运动规律来加以研究, 从而使牛顿力学的研究范围从质点向刚体拓展开来, 使学生对两者研究方法、基本概念和规律的相似性有较深入的理解[3]。

3.1 刚体动力学概念类比

概念类比可以将较晦涩的定义变得生动、具体, 由字面的意思拓展到较深入的含义, 加深理解, 由旧的物理知识引入新的物理概念, 新旧做对比才能更加具有说服力, 更加有利于教学引导, 由于质点运动和刚体定轴的转动具有一定的对称性, 因此在概念上也具有相同的作用和性质, 运用类比方式就能更好地让学生掌握刚体动力学的概念, 让其对刚体动力学与质点运动之间的相似与不同有更好的理解, 加深知识的掌握。

如质点与刚体类比:

(1) 定义。忽略物体的大小和形状而把它看作是一个有质量的点, 这样的点称为质点;在外力作用下, 物体的形状和大小 (尺寸) 保持不变, 而且内部各部分相对位置保持恒定 (没有形变) , 这种理想物理模型称为刚体。

(2) 可忽略因素。将物体大小可以假设为一个有质量的点;物体与外界作用时其大小和形状变化很小, 可以忽略其影响。

(3) 简化的理想模型。可看作一个有质量的点———质点;可看作刚体。

再如, 动量与角动量的类比:

(1) 定义。物体的质量和速度的乘积称为动量, 记为;刚体的转动惯量和角速度的乘积称为角动量, 记为

(2) 矢量性。动量的方向和速度的方向相同;角动量的方向与角速度的方向相同。

(3) 性质。质点所受合外力等于动量对时间的变化率, 记为;刚体定轴转动所受合外力矩等于刚体对该轴的角动量对时间的变化率, 记为

3.2 物理规律的类比

对于物理规律的类比, 它与物理概念相似。如质点的动能定理与刚体转动的动能定理的类比:

(1) 过程量。合外力的功

(2) 状态量。动能;转动动能

(3) 过程量与状态量改变量的关系。动能定理;定轴转动的动能定理

又如动量守恒定律与角动量守恒定律的类比:

(1) 守恒条件。合外力为零;合外力矩为零

(2) 守恒量。动量守恒;角动量守恒

3.3 数学推理的类比

数学推理的类比是在刚体的定轴转动与质点的直线运动之间展开的。正如前文提到的, 在大学物理中, 刚体定轴转动的整体定义、研究思路与质点运动相似, 因此教师可以根据学生已经掌握的质点运动对刚体运动进行类比, 提出假设, 让学生大胆论证。具体类比步骤见下表。

综上所述, 在大学物理刚体运动教学方面, 教师要注意引导学生通过已学过的知识进行推理论证, 将类比法的学习方法传授给学生, 让学生从两个比较对象之间的相似属性进行推理, 但也要注意有时结论也并不可靠, 只有抓住物理本质分析, 透过现象看本质, 去伪存真, 认真分析、比较, 才能真正掌握知识, 不会对曲解物理概念, 同时类比方法可以帮助学生掌握良好的学习方法, 拓宽学习思维。

摘要：类比法是科学研究中常用的逻辑思维方法, 在大学物理教学中应用类比法, 可以加深学生对物理概念、定理、定律的理解和记忆, 本文就对刚体动力学教学过程中应用类比法的几种方法以及对教学效果的积极作用进行了详细探讨, 拟对大学物理教学实践有一定的参考作用。

关键词：类比法,大学物理,刚体动力学,应用

参考文献

[1]王瑞旦, 宋善炎.物理方法论[M].中南大学出版社, 2002.

动力学中的类比模型 篇2

关键词 类比模型 初中生物 课堂教学

【分类号】G642

教材分析

《人体内废物的排出》是人教版七年级下册第四单元第五章的内容。学生在之前的学习中已经了解了消化系统、呼吸系统和循环系统的相关知识，因此本章是前四章内容的自然延续，起到一个延伸和完善的作用。在教学中首先通过学生观察与思考，了解泌尿系统的组成，接着安排学生进行资料分析，利用教师自制的肾单位模型来模拟尿的形成过程，并安排学生进行小组活动，然后用动态图呈现尿的形成和排出的过程，引导学生生成重要概念，最后利用学到的知识解决生活中的实际问题。学好《人体内废物的排出》这节内容，有利于将前面所学的知识贯穿起来，并为以后学习《人体生命活动的调节》奠定基础，所以本节内容起到了一个承上启下的作用。

学情分析

学生之前已掌握了血液循环的基础知识，为学习这章《人体内废物的排出》做好了铺垫，也具备了一定的观察与思考、分析与探究的能力。肾脏的结构和功能、尿的形成这些知识对七年级学生来讲十分抽象，学生的抽象思维能力有待提高，在学习时可以借助图片和教师引导模型构建的过程来来帮助理解。

教学目标

知识目标：

描述泌尿系统的组成；概述尿液的形成和排尿过程；描述其他排泄系统

能力目标：

通过对模型建构、图片的观察和对表格的讨论，尝试归纳尿液的形成过程；运用小组讨论交流的形式进行模型修正来说明肾小球的过滤作用和肾小管重吸收作用；运用尿液形成的知识说明透析原理，运用储尿排尿的知识解释及时排尿与经常喝水的原因。

情感、态度与价值观：

确立肾单位结构与其功能相适应的观点；通过对血液透析机的分析，认同技术是连接科学与社会的桥梁；通过对泌尿系统保健的讨论，认同养成良好的生活与卫生习惯的重要性。

教学重点 ：肾单位的结构； 尿的形成和排出过程

教学难点 ：尿的形成过程

教法学法：

教法：采用实物模型展示、类比模型建构、自主学习、合作探究的教法，充分发挥学生的主体作用和调动学生的学习积极性；教师适当给予一些提示和补充，从而激发学生的自信心和思考全面性。

学法：采取自主学习、合作探究的学法，尝试弄清楚尿液形成过程，从而达到学生动脑去思考、分析、记忆的目的。

教学过程

情境导入

问题驱动：细胞在分解有机物，释放能量的时候，它会产生些废物，你知道有哪些吗？这些物质通过什么样的途径排出体外呢？（复习旧知，了解学生原有的认知）人体内产生的一些尿素依赖于排尿排出体外，在这个过程中还排出了部分的水和无机盐，那么尿液是如何形成的？接着出示H同学尿液化验报告单，引导学生比较H同学与正常人尿液化驗结果：H同学怎么啦？（学生比较，启发思考，激活学生的求知欲，引入新课--人体内废物的排出）。

泌尿系统的组成

教师分发解剖好的新鲜的猪肾和相关教具，指导学生观察分析，学生根据观察到的现象和泌尿系统结构图分析归纳完成相关问题。①泌尿系统主要是由哪些器官组成的？②注意观察肾动脉和肾静脉以及肾的颜色，根据你所学的知识，想像一下肾脏里血管的分布状况是怎样的？血液是怎样进出肾脏的？③你认为尿液的形成与血液循环有没有关系？（培养学生自主学习、合作学习的意识和能力。实物和直观的图片加深了学生的印象）

尿的形成

第一步 学生在识图基础上通过自学明确肾单位结构（肾的结构和功能基本单位是什么？肾单位包括哪几部分？肾小球实质是什么“球”？肾小球两边与什么血管相连？他们的管径有什么不同？流经的血液的量可能有什么不同？）通过实物模型的展示，教师及时指导点播使知识更加形象化。

第二步 多媒体展示资料：健康人肾动脉中的血浆、肾小囊中的液体和尿液进行比较的数据。指导学生分析数据，回答：尿液和血浆的成分发生了什么变化？你认为排尿主要排出哪些物质？在肾小囊中出现葡萄糖而在尿液中并没有，这说明肾小管有什么作用？得出结论。通过小资料的分析，理解滤过和重吸收两个过程。培养分析、合作学习的能力。

第三步 教师引导学生构建肾单位结构模型，用生活中的素材来制做模型并拍摄微视频进行展示（小红豆表示红细胞、薏米表示蛋白质、绿豆表示葡萄糖、FeCl3溶液表示尿素、芝麻表示无机盐，用红蓝的大吸管表示动静脉、乳胶管表示肾小管、塑料瓶表示肾小囊、注满红色墨水的小软管表示毛细血管，用塑料瓶里的折叠的小软管来解释肾小球的功能；用盘绕的乳胶管来代替肾小管，用烧杯来衡量原尿和尿液的量，依此说明肾小管的功能），小组讨论完成：①举例说明什么是过滤和重吸收？②在过滤形成原尿过程中，血浆中哪些成分不能被过滤到肾小囊中去？③在重吸收过程哪些成分被重吸收了送回血液中？④肾脏是人体“过滤器”，肾脏如何将尿素、多余的水和无机盐等废物从血液中分离出来的？老师对学生讨论中存在的问题及时点拨

第四步 播放尿液的形成过程动画，学生体会到尿液形成过程是动态的、连续不断的。

尿的排出 【自主学习】阅读P75 第2-3段，以及P77“血液透析”和肾脏移植。回答尿是如何排出的？排尿对维持正常生理功能有何意义？水对人体是非常重要的，而排尿时会失去大量的水，那么为什么人体在缺水的情况下还要排出尿？

排泄途径【自主学习】阅读P72第1段和P75-76完成，什么是排泄？人体会产生哪些废物？这些废物通过哪些途径排出体外的？排便属于排泄吗？

课堂小结：

【学以致用】 H怎么了？糖尿病患者尿中出现了葡萄糖，可能哪里发生了病变？怎样维持泌尿系统的健康？通过反馈，提高运用所学知识解决实际问题的能力。

教学评价与反思

本节课在教法的设计上，体现了“面向全体学生”的理念，以引导学生主动探究为主要教学手段。在学法上让学生通过观察讨论、模型制做、与同伴的合作交流来理解“尿的形成过程”，即通过感性认识和理性分析最终对知识形成完整的构建。教师在此过程中起组织者和引导者的作用，体现学习过程中学生的主体地位。在活动设计中充分利用实物、图解，模型建构、多媒体动画相结合的方式，引导学生形成结构与功能相统一的观点，提高了学生的观察能力、动手能力、分析能力和逻辑思维能力，在讨论交流中的语言表达能力也得到提高。

参考文献

[1] 赵萍萍、刘恩山 .中学生物学中的类比模型及其构建.[J]中学生物教学2015年第6期4-7

模型类比法在信息技术教学中的应用 篇3

“任务驱动”是一种建立在皮亚杰的建构主义教学理论基础上的教学法, 其特点是“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”, 改变了以往“教师讲, 学生听”, 以教促学的被动教学模式, 而是创造了以学促教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式。通过实践发现“任务驱动”法有利于激发学生的学习兴趣, 培养学生的分析问题、解决问题的能力, 提高学生自主学习及与他人协作的能力, 但如何才能真正达到“分析问题、解决问题”的能力呢?

信息技术是一种工具, 工具自然离不开它所应用的对象, 信息技术教学主要是通过各种各样的实际例子 (任务) 来贯穿课堂、驱动学习是一种重要的教学方法, 但在具体的教学当中, 会时不时的发现存在以下问题:学生跟着教师的操作步骤完成任务, 课堂上按照教师演示, 制作出来的作品和教师演示的最终效果极为相似, 但请学生实现一些比较相似的、相同原理的任务, 学生就乱试一通, 难有成果。“给其鱼, 不如教其渔”, 任务驱动教学, 任务不是教学的最终目标, 任务是让学生在课堂例子的基础上学会学习的方法与原理, 以达到触类旁通、一通百通的效果, 模型类比法就是使教学效果向这一目标靠近的有效途径。

二、模型类比, 改进教学

笔者通过观察发现, 许多通过任务驱动学习的课程内容, 学生之所以只学会“照葫芦画瓢”的主要原因是:教师在强调完成课堂任务的同时, 不够注重解决问题的过程与原理与知识间的联系归纳造成的, 或者说在原理与知识网络归纳方面, 学生最终没有形成自己的思维与知识。“过程原理”与“知识间的联系归纳”的知识, 如果通过学生已知的、熟悉的、容易理解的事物模型中找到可比的共性, 并让学生在学会模仿的基础上, 归纳、类比到相应的模型当中, 即可实现将各个知识点与模型中熟悉的知识点进行对应类比, 从而指导学生的学习与创新。

模型的原义是指按照实物的形状和结构按比例制成的物体, 笔者在此文中所指的是方法、过程与步骤能够遵照一种或若干种比较稳定的、学生比较熟知的原理、现象进行对比, 引导学生对新知识的学习与理解, 进而达到融会贯通、创新地学习的目的。例如在物理课中, 电流的形成和电压的作用是通过以熟悉的水压的形成和水管中形成了水流进行类比, 从而得出电压是形成电流的原因这一结论, 这就是模型类比法的成功典范, 在信息技术教学领域, 也存在着许多这种相似的类比模型。

例如, 我在讲授高二级多媒体技术应用中的会声会影学习专题时, 采用小组研讨式的教学模式, 分五个课时。在课前组织学生分好小组, 合理分工, 明确各组的小组长, 选定视频作品主题。第一课时我以《校运会》为示例, 在展示素材与成品后, 将会声会影相关的知识基本上以工厂生产产品的过程为模型, 在讲解演示中贯穿知识要点, 根据工厂从原料到成品的过程与会声会影操作过程的类比, 方法如“表1”。

第一节课将会声会影的操作过程, 以一个比较简单的作品结合一个模型进行教学, 学生学得比较快, 也不用仅按照教师的操作步骤按部就班了, 而且会对教师的范例作品进行改进与创造, 效果不错。第二课时, 学生根据自己小组作品主题收集素材、组织素材, 技术员不断对上一课时的作品进行训练。第三课时的时候, 各小组都基本上能按照第一课时讲的原理制作视频作品了, 且每个作品都与老师的模型相比都有所创新, 学生们此时兴趣盎然, 积极性高。在第四课时完善作品的环节, 笔者以产品回收维修为例组织课堂, 如“表2”:

最后一个课时则请学生们在线上传自己小组的作品, 进行交流与评价 (笔者在这个专题中已经建立起了一个比较完善的教学网站, 不仅可以在线上传作品, 而且可以实现在线同学之间相互评分与排名) , 作品——《我的母校》的学生课后跟我说:“老师, 想不到会声会影这么容易学, 我们制作的学校视频, 小组的同学对此都很兴奋、很感动”。你看, 在课堂上贯彻德育是多么自然的事!笔者将这一专题内容按模型类比的教学思路, 制作成的网络课件——《会声会影在线课堂》, 在第十三届全国多媒体教育软件大奖赛中获基础教育组广东省一等奖、全国三等奖。

而在一些理论为主的讲授型课堂, 利用模型类比法也会对一些抽象知识的讲解也有较大的帮助, 比如笔者在上计算机网络应用模块时, 讲“带冲突检测的载波监听多路访问 (CSMA/CD) ”机制的时候, 笔者以一位走读的高一新生小李到宿舍楼找住宿生小明的过程为例, 讲解课堂要点, 假设当时宿舍管理员刚好不在, 他又不知道小明具体的房号, 他会在宿舍楼前大喊小明 (相当于局域网中发送一个数据包) →全宿舍楼的同学都听到 (相当于局域网广播数据) →小明听到有人找他就接收呼叫, 回应 (相当于目的主机接收数据包) , 这样就将载波监听多路访问原理类比得形象化。如果当时有20位新同学 (相当于一个冲突域有20台主机通信) 都在宿舍楼 (一个冲突域) 找不同的人的时候, 同时都在喊不同的人名, 那场面将是一片混乱 (相当于冲突了) , 这时我提问学生, 如果你是这20人当中的一员, 你会怎么办?

“在没有人在喊的时候抓紧时间喊要找的同学!”

“也就是说同学们会有意无意间就会等没有人喊的时候 (冲突检测) , 他再喊自己要找的人, 这个过程就是冲突检测的由来。”至此, 一个比较抽象的原理就会比较清晰易理解了。

再如在讲photoshop图层时, 用多张胶片分别画有不同的内容将之重叠投影出来成像;在讲多媒体一章中的flash中的场景、库、元件等知识时, 就用一台晚会的舞台、后台与演员与之相类比等。学生学习有方向、有主线, 学习兴趣与学习效率自然就会提高。

三、如何构建模型, 合理地进行类比?

如何寻找、构造出学生熟悉易明白, 且又与教学内容紧密联系可以类比的模型呢?在具体的教学当中, 虽然教学内容与教学模式都有比较大的差异, 但很多时候都可以从现实生活或者学生熟悉的事物当中找到与之相类似的模型, 也可以从这些模型当中构建适合于教学的模型。

笔者觉得有以下几种途径可供参考:

1、对于抽象类内容, 可以参照现实生活中与抽象内容的相似性, 并加以加工与处理, 如CSMA/CD原理的讲解过程中, 现实生活中一般不会出现同时有20人在楼下喊人的这种情况, 但学生可以从中理解到这种情况的实际效果, 这样的模型应用是比较适当的。

2、对于各种单一媒体处理与加工的内容, 如图片图形、动画、视频等的加工与处理等, 一般与实现生活中的相应实体中寻找模型, 如Photoshop图像处理中的图层与胶片的例子, 很明显在现实生活中就有这种组合图像的方法。

3、还有一类是关于方法、流程等技能性的内容, 则可以从实际生活中某些具体的处理方法中找出对应点, 从中寻找或者构建模型。如在会声会影的操作过程, 我以工厂生产产品的过程为例, 可能有许多学生都没有到过工厂, 但并不会影响他们对这个过程的理解, 因为这些过程处理的对象都是实物, 学生是可以理解的。

以下笔者提供几个信息技术教学当中常见的知识难点, 请读者在“表3”中试找出相应的模型:

模型类比法对教学有比较大的帮助, 但模型类比中的模型与知识是不可以划等于号的, 特别是计算机课程, 计算机本身的运算与对信息处理功能的强大, 模型与实际知识肯定是有一定的区别的, 在进行模型类比的时候一定注意以下几点:

1、选择或者建造的模型一定要是学生所熟悉的, 容易理解的, 否则此法毫无意义。

2、模型对教学内容只起到引导与支撑的作用, 不应该将模型当作信息技术课中的主要内容来要求学生掌握, 而是通过模型引导学生思考, 帮助学生对学习内容进行理解与思考。例如在photoshop图层的类比模型——胶片, 就不应该仅仅停留于胶片本身, 而是在学生理解了图层的内容后, 应该强调胶片不全等于图层, 因为图层在photoshop中还可以进行的各种混合模式, 得到非常丰富多彩的效果的。

3、模型不一定是一个单一的模型, 但应该注重模型的统一性, 如工厂生产产品的过程模型, 再考虑产品部件的生产与维修, 分别与会声会影的操作流程与修改操作步骤对应就起到统一性的作用。

4、明确模型在课堂教学中的地位, 如果作为一节课、一个专题课的主线, 则应该从大方面寻找模型, 而且要充分发挥模型的统一性, 将知识点、知识面、知识体连贯起来考虑。如果仅作为某个知识难点的突破工具, 则找到的模型应该是短小精悍的, 点到即止, 以免模型占用课堂太多的时间, 喧宾夺主。

综上所述, 利用模型类比教学法在任务驱动型课堂中的应用, 教师应非常熟悉与理解知识点为基础, 加强积累对各种模型的观察与思考, 并将两者适当的进行类比, 才会起到模型与知识点类比得通俗易懂、立竿见影的效果。教师掌握模型类比法于教学中的同时, 还应该有意识地培养学生学会利用此法进行学习, 不断提高自学能力, 为其终生学习和为其成为创新型人才打下坚实的基础。

摘要：任务驱动教学法是信息技术教学中一种很有效、也很重要的教学方法, 但教师们在检验教学效果时反映, 学生们课堂上表现比较好, 课堂上老师布置的任务都完成得不错, 但要学生完成一些课堂上没有讲过的、相同原理的任务就束手无策了, 模型类比法就是针对这一现象提出的解决方案。任务驱动不等于照葫芦画瓢, 如何通过任务驱动, 培养学生触类旁通、举一反三的能力, 由此提高创新能力和培养创新意识, 创新才不会仅仅成为一句口号。

关键词：信息技术,新课标,模型类比法,创新。

参考文献

[1]李艺等《.信息技术课程:设计与建设》.北京:高等教育出版社, 2003年

[2]中国信息技术教育网http://www.nettime.net.cn/

[3]高中新课程网http://gzxkc.cersp.com/

[4]信息技术教育网http://www.nettime.net.cn/itedu/