新課程下高中物理模型教學(xué)探微

葉峰

摘 要：著名物理學(xué)家錢學(xué)森先生說過：“模型就是我們對問題現(xiàn)象的分析，利用我們考究得來的機理，吸收一切主要的因素，略去次要的因素所創(chuàng)造出來的一幅圖畫。”物理是一門以科學(xué)實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，從伽利略開創(chuàng)近代物理研究的先河開始，實驗驗證法就是物理學(xué)科研究的重要手段.偉大的伽利略之處將邏輯推理和實驗相結(jié)合思維，讓我們能夠?qū)ξ锢硌芯繉ο筮M行轉(zhuǎn)換形成用其他學(xué)科方法加以探究，從而形成一定的探究模型，進而解決物理問題的一種方法，使物理學(xué)的研究如虎添翼，促進了物理學(xué)的學(xué)習和研究。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；構(gòu)建模型；特點和種類；作用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼： A 文章編號：1992-7711（2015）20-001-01

一、什么是物理建模

物理建模的定義：物理模型是一種理想化的物理情況，也是物理知識的一種直觀簡單表現(xiàn)形式，研究者在進行理論研究時通常都要從建造“模型”入手，利用抽象、理想化、突出主要因素、忽略次要因素、類比、各種數(shù)學(xué)方法等手段，把研究對象的物理本質(zhì)特征抽象出來，構(gòu)成一個非本質(zhì)的物理概念概念或?qū)嵨矬w模型系，處理物理問題的一種思維方法。從本質(zhì)上說，分析和解決物理問題的過程，就是構(gòu)建物理模型的過程；我們平時所說的解題時應(yīng)“明確物理過程”，在頭腦中建立“簡單、清晰的物理情景”，本質(zhì)就是指構(gòu)建物理模型。例如，幾乎所有的天體運動的問題都可以用勻速圓周運動的知識去求解，所有可以歸為圓周運動模型。但是在許多實際問題中，運動現(xiàn)象、運動狀態(tài)、運動過程不顯而易見，而是隱含較深，必須通過理性的分析、判斷等思維過程后才能建立起實際的模型。

二、物理模型的特點和種類

1. 中常見物理模型的種類

（1）研究對象理想化模型，例如：質(zhì)點、剛體、理想氣體、點電荷、恒壓電源等；（2）運動變化過程中理想化模型，如：“自由落體運動”、“類平拋”、“熱平衡方程”等等。這些都是把復(fù)雜的物理過程理想化了的“物理模型”。

2. 物理模型的特點

（1）物理模型是形象性和抽象性的辯證統(tǒng)一體，物理模型的建立需要我們舍棄次要因素，把握主要因素，化復(fù)雜為簡單，完成由現(xiàn)象到本質(zhì)，由具體到抽象的過程，而模型的本身又具有簡單、直觀、形象的特點。（2）物理模型是理性和猜想的辯證統(tǒng)一，物理模型不僅能解決已經(jīng)發(fā)生或者我們已經(jīng)了解的現(xiàn)象，而且可以通過先前獲得的科學(xué)知識為科學(xué)依據(jù)，經(jīng)過批判、推理等邏輯上的一系列嚴格論證；即具有一定的科學(xué)性；理想模型又可以解決現(xiàn)實生活中后人遇到的問題，因為模型來源于現(xiàn)實，又高于現(xiàn)實，是抽象思維的結(jié)果，所以當模型經(jīng)過驗證又有可能才有可能發(fā)展為理論，盡管理論未必百分百正確，但在一定的情況下完全可以解釋、解決一部分問題。例如，波耳氫原子理論并非十全十美，但是必定對電子軌道的解釋提供了一種可信的方法，這是經(jīng)典物理無法做到的。

三、物理建模的作用

1. 構(gòu)建模型，為物理教學(xué)難度“減負”。當在教學(xué)中遇到難點，可以通過建立物理模型使學(xué)生對教學(xué)難點有直觀、全面了解與領(lǐng)悟。在構(gòu)建物理模型的過程中，使得物理教學(xué)難點簡單化主要有以下步驟。（1）指導(dǎo)學(xué)生對物理概念的理解。在建立物理模型前，如何建立模型和建立何種模型要適當合理的進行引導(dǎo)，以較好的學(xué)生帶動整體學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生在建立物理模型前，就對該物理概念有了部分的認識，并且朝著教師規(guī)劃的方向，進行模型的建立。（2）培養(yǎng)學(xué)生對模型的簡化、概況能力的培養(yǎng)。在構(gòu)建物理模型的過程當中，充分發(fā)揮學(xué)生思考與動手能力，培養(yǎng)學(xué)生在構(gòu)建物理模型時抓住物理概念的主要因素，忽略次要因素等的構(gòu)建物理模型的思想以及抽象性概況能力的發(fā)揮。因此，對晦澀、難以理解、深奧的物理情景軟化器難度，使學(xué)生能夠直觀認識的物理概念，通過構(gòu)建物理模型，再使得學(xué)生在對物理概念的形象性思維上得以鞏固和提高，鍛煉了學(xué)生理解物理概念的能力，同時，又使得學(xué)生針對具體的物理概念又有了一個立體的、形象性記憶，無疑簡單化了物理教學(xué)中的難點。

2. 活用模型，使知識“樹形化”。當物理模型構(gòu)建到一定數(shù)量、一定的層次之后，學(xué)生可以通過靈活地運用各種模型，相關(guān)的概念之間進行串聯(lián)、并聯(lián)，綜合性起來以復(fù)習，構(gòu)建自己的物理知識網(wǎng)絡(luò)，這樣做可以增強復(fù)習效果，使所學(xué)知識融會貫通，使學(xué)生將物理知識聯(lián)系成有機整體。這個尤其對高中處于畢業(yè)階段的學(xué)生更有積極的意義。學(xué)生對已知的物理知識加以復(fù)習，并且因為通過物理模型教學(xué)，使得所學(xué)到的知識得到了有機的聯(lián)系，構(gòu)架出物理知識個體與個體之間有機的聯(lián)系，舉一反三，知其一而聯(lián)系其二，使得所復(fù)習的知識不再單單是容易遺忘的個體，而形成線性交叉結(jié)構(gòu)，方便聯(lián)想記憶，最終構(gòu)架成學(xué)生腦海中的物理知識網(wǎng)絡(luò)。

3. 模型教學(xué)法促進創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在通過物理模型記憶，將物理知識串聯(lián)思維之后，其后必然產(chǎn)生的思想就是將這一系列的知識加以整合，這就無形中激發(fā)了創(chuàng)新能力。在通過對物理模型所展現(xiàn)的物理概念的連續(xù)記憶中，物理模型個體與物理模型之間，物理概念個體與物理概念個體之間發(fā)生聯(lián)系，必然導(dǎo)致不同物理模型和不同物理概念的碰撞和組合，使得有機整合物理模型以融合一定數(shù)量的物理概念的想法得以萌生，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。而一旦學(xué)生將想法付諸行動，并且創(chuàng)造出新的物理模型，這無疑促進了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生通過自己所學(xué)到的知識，使其服務(wù)于社會才是學(xué)習的最終目標。

[參考文獻]

[1] 物理學(xué)科教育學(xué).齊際平.首都師范大學(xué)出版社，2002.

[2] 物理教學(xué)論.查有梁廣西教育出版社，1997年.

[3] 論高中物理教學(xué)中學(xué)生建模能力的培養(yǎng).左雄.湖南科技學(xué)院

學(xué)報，2007，28（4）.