高中物理“建模”意識及“運模”能力的培養

【摘 要】新課程改革更加關注學生的發展，課程目標注重提高全體學生的科學素養。從“知識與技能”“過程與方法”“情感、態度與價值觀”三個方面來培養學生。模型的思維方法是基礎物理的基本研究方法，也是學生解決實際問題的重要途徑，是中學生學習物理必須掌握的重要方法。

【關鍵詞】高中物理 建模意識 能力培養

新課程改革更加關注學生的發展，課程目標注重提高全體學生的科學素養。從“知識與技能”“過程與方法”“情感、態度與價值觀”三個方面來培養學生。全國各地近年來的物理高考題也更是貼近生產、生活實際。更加注重考查學生的基礎文化素養和進一步學習的潛能，強調知識的靈活應用與遷移能力。近年來每年都有一定數量的新題或信息遷移題，試題特點是其中涉及的知識和方法是學生學過或者題目本身告訴學生的，但涉及的過程、情境是新穎的，這就要求考生能夠根據題目信息，運用所學知識，構建出合理的物理模型，并應用相應的物理規律去處理。模型的思維方法是基礎物理的基本研究方法，也是學生解決實際問題的重要途徑，是中學生學習物理必須掌握的重要方法。這就要求教師在日常教學中能有意識地培養學生解題的模型意識，有意識地分析一些日常的生活模型和反映高科技脈搏的科學模型，幫助他們建立正確、合理的物理模型，提高學生建立物理模型、運用物理模型的能力。本文結合自己的教學實踐，對如何構建物理模型以及合理應用物理模型處理問題談幾點認識。

一、物理模型的概念及類型

為了形象、簡捷的處理物理問題，人們經常把復雜的實際情況轉化成一定的容易接受的簡單的物理情境，從而形成一定的經驗性的規律，即建立物理模型。

物理模型可以分為直接模型和間接模型兩大類。1直接模型：如果物理情景的描述能夠直接在大腦形成時空圖像，稱之為直接模型。如經典練習的傳統研究對象：質點、點電荷、點光源等；2間接模型：如果物理情景的描述在閱讀后不能夠直接在大腦形成時空圖像，而是再通過思維加工才形成的時空圖像，就稱之為間接模型。顯然，由于間接模型的思維加工程度比較深，從而比直接模型要復雜和困難。

物理考題都有確立的研究對象，稱之為“物理模型”，確立研究對象的過程就叫“建模”。模型化階段是物理問題解決過程中最重要的一步，模型化正確與否或合理與否，直接關系到物理問題解決的質量。培養模型化能力，即是在問題解決過程中依據物理情景的描述，正確選擇研究對象，抽象研究對象的物理結構，抽象研究對象的過程模式。

二、構建物理模型的理論基礎

物理模型是物理學理想化的方法之一。由于客觀世界十分復雜，在研究問題時應忽略次要因素或無關因素，突出其共同的、主要的本質因素，用理想化物理模型去替代客觀原型，這就是理想化方法，即理想模型是實際事物的原型在人的思維中的一個印象。模型與原型在某些方面存在著相似性，這些相似性是建立理想模型及可用理想模型代替原型的客觀基礎。

理想模型是思維的產物，是以理想形態存在的客體，在現實世界中并不存在。但是。理想模型并不是憑空想象和臆造出來的，它以現實世界中的大量實際事物為理論基礎，是對原型事物作理想化處理而獲得的。理想化物理模型是物理學為突出物理因果，而對復雜的綜合的實際物體和現象采取單純化近似處理形成的模型。如：點光源、點電荷、剛體、彈簧振子等。

三、運用物理模型解題的基本程序

1. 通過審題，攝取題目信息.如：物理現象、物理事實、物理情景、物理狀態、物理過程等。

2. 弄清題給信息的諸因素中什么是主要因素。

3. 尋找與已有信息（熟悉的知識、方法、模型）的相似、相近或聯系，通過類比聯想或抽象概括、或邏輯推理、或原型啟發，建立起新的物理模型，將新情景問題轉化為常規問題。

4. 選擇相關的物理規律求解。

學生無法從題目中獲取解題的信息，抓不住問題的主要矛盾和本質因素，其本質就是學生在解題時不能根據題目構建出準確的物理模型。在解物理習題時，教師要強調學生明確3個方面的問題：（1）研究對象是什么？（確定研究對象 — 實體模型）；（2）研究對象處于什么狀態？（狀態分析 — 狀態模型）；（3）狀態是如何變化的？（物理過程分析 — 過程模型）。

學生解題的過程就是獲取解題信息、構建物理模型的過程。

綜上所述，物理模型思維方法是物理學研究和物理教學的重要內容，物理問題的研究，離不開物理模型；物理解題過程實質上也就是建立、運用物理模型的過程。所以，物理教學中，我們教師應該在認識、理解模型及其思維方法的基礎上，注重培養學生建立模型、運用模型的能力，更好地落實新課程的三維目標，提高學生的科學素養。

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