通過課堂教學(xué)提高學(xué)生物理模型構(gòu)建能力的探索

馬立彬

【摘 要】物理模型在實際的教學(xué)過程中是充當(dāng)物理知識的載體而存在的。物理模型的構(gòu)建不僅能夠幫助學(xué)生快速、扎實的掌握基本的物理知識，還有助于幫助學(xué)生向外延伸，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。本文對物理建模的重要性以及現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對如何提高學(xué)生的建模能力做出了探討。

【關(guān)鍵詞】高中物理 物理模型構(gòu)建 創(chuàng)新思維 能力

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）14-0233-02

在一定程度上來說，物理知識的傳授就是對物理模型建立和運用的講解，這種教學(xué)方法通過引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行思考，進(jìn)而培養(yǎng)其一定的思考能力和創(chuàng)新能力，并有助于培養(yǎng)學(xué)生對物理知識的實際運用。這是物理模型教學(xué)的理想目標(biāo)。在實際的教學(xué)過程中，會受到各種因素的綜合影響，尤其是學(xué)生對模型構(gòu)建的掌握能力。如何提高學(xué)生物理模型的構(gòu)建能力，實現(xiàn)模型教學(xué)的理性目標(biāo)是我們本篇文章重點研究的問題。

一、概念綜述

為了形象、簡捷的處理物理問題，人們經(jīng)常把復(fù)雜的實際情況轉(zhuǎn)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(jīng)驗性的規(guī)律，即物理模型的構(gòu)建。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(jīng)典練習(xí)的傳統(tǒng)研究對象，像質(zhì)點、木塊、小球等；（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(fù)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(guān)系到物理問題解決的質(zhì)量。培養(yǎng)模型化能力，即是在問題解決過程中依據(jù)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(jié)構(gòu)，抽象研究對象的過程模式。

二、高中物理教學(xué)中物理模型構(gòu)建的重要性

1.物理模型的構(gòu)建及使用能夠簡化物理問題的處理

人們在科學(xué)的角度上，對現(xiàn)實世界中實際存在的事物進(jìn)行抽象的描述，再按照物理學(xué)研究的目的，使用形式或思維形式再現(xiàn)原有的、客觀存在的事物的本質(zhì)關(guān)系的過程成為物理模型。人們通過對物理模型的構(gòu)建與研究，進(jìn)而獲得原型客體的知識以及其在自然界中的變化規(guī)律，這種物理研究方法是我們在現(xiàn)實的科研中、教學(xué)中經(jīng)常使用的，能夠有效的將復(fù)雜的物理問題簡單化，進(jìn)而簡便人們的研究過程。

2.物理模型的構(gòu)建及使用能夠促進(jìn)學(xué)生對物理知識的理解和吸收

在高中物理教學(xué)中，物理模型的運用能夠?qū)⑽锢韺W(xué)中大量的抽象的邏輯思維轉(zhuǎn)變成為易懂的形象思維，進(jìn)而簡化實際的教學(xué)過程，提高學(xué)生對物理知識的掌握情況。以教學(xué)電場的知識為例，建立合理的物理模型并正確的運用就能夠有效的提高學(xué)生對電場知識的理解能力和掌握情況，提高學(xué)生對新的物理知識的接受能力。

3.將物理模型運用到實際的問題中去，能夠促進(jìn)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

在實際的高中物理教學(xué)過程中，對物理模型的建立和運用都離不開對物理知識的分析。高中物理教師不僅要對構(gòu)建物理模型的思路以及對物理模型進(jìn)行研究、分析的思路進(jìn)行詳細(xì)的說明，還應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生對物理模型的運用能力。讓學(xué)生在得到掌握如何構(gòu)建模型的同時還能夠提高對模型的運用能力。經(jīng)過這樣的長期的訓(xùn)練之后，學(xué)生對復(fù)雜物理問題的分析、解決能力就會得到較大的提升，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思維，正確的總結(jié)出本模型所能體現(xiàn)出的物理規(guī)律。在通過對物理模型進(jìn)行討論和完善以及對討論結(jié)果進(jìn)行補充的過程中，在一定程度上提高了學(xué)生對實際問題分析、解決的能力。

三、高中物理教學(xué)中物理模型構(gòu)建現(xiàn)狀

雖然物理模型的構(gòu)建和運用能夠有效的提高高中物理教學(xué)的質(zhì)量，提高學(xué)生對實際問題的分析和處理能力。但是，在實際高中物理教學(xué)過程中，有很多問題阻礙了對物理模型的構(gòu)建和使用。研究表明，學(xué)生主要對物理模型的構(gòu)建和使用過程中存在不足。

1.學(xué)生對高中物理模型的基本知識掌握情況不好

高中物理教材中所涉及到的物理知識范圍較廣，內(nèi)容比較豐富。尤其是新課改之后，學(xué)生在對高中物理知識的理解和掌握上都存在一定不足，其目前存在的最大不足就是不能夠?qū)⑺鶎W(xué)的物理知識串聯(lián)起來，實際的運用。尤其是受到應(yīng)試教育的影響，學(xué)生對物理知識的實際運用情況更加的不容樂觀。

在實際的教學(xué)中，使用頻率最高的就是對象模型和過程模型，在對這兩種模型進(jìn)行建立的過程中，需要學(xué)生能夠?qū)⑾嚓P(guān)的物理知識進(jìn)行串聯(lián)，如果學(xué)生對基本知識的掌握不好，就會影響物理建模過程以及對物理模型的運用。

2.從實際問題中抽象出理想化的物理模型環(huán)節(jié)薄弱

物理模型構(gòu)建過程中會涉及到很對的物理知識，如果學(xué)生能夠?qū)ξ锢砟Ｐ瓦M(jìn)行掌握，就能夠?qū)崿F(xiàn)對相關(guān)物理知識的吸收，當(dāng)提及到模型中的某個知識點時，學(xué)生就能夠聯(lián)想出其他的知識點，并運用這個模型中的其他知識來對某個事物進(jìn)行解釋，進(jìn)而實現(xiàn)遷移教學(xué)。遷移教學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)知識轉(zhuǎn)化為能力的過程，在此基礎(chǔ)上，需要對掌握大量的知識，作為知識遷移的力量儲備。

3.感性認(rèn)識不足

物理模型構(gòu)建的過程中首先應(yīng)該對原型客體的表觀現(xiàn)象進(jìn)行分析，再抽象出物理模型，建模是一個邏輯性很強(qiáng)的過程，需要較強(qiáng)的邏輯性思維。通俗來說，就是學(xué)生在建模的過程中應(yīng)該知道哪些知識是保留的，哪些是舍棄的，分析問題時應(yīng)該能夠找出主要的矛盾，也就是感性分析的過程。感性分析對于物理模型的構(gòu)建十分重要，學(xué)生是否能夠找出模型構(gòu)建的必需因素以及運用模型的能力是實現(xiàn)構(gòu)建理想化模型的關(guān)鍵。如果某些知識點被遺漏就會對物理模型的構(gòu)建及運用產(chǎn)生一定的阻礙。

四、如何通過課堂教學(xué)提高學(xué)生物理模型構(gòu)建的能力

1.強(qiáng)化遷移教學(xué)，提高學(xué)生抽象理想化模型的能力

物理模型教學(xué)與傳統(tǒng)的物理教學(xué)方法相比，學(xué)生應(yīng)該對基本物理知識進(jìn)行掌握的同時還應(yīng)該具有將知識運用到實際問題中的能力，進(jìn)而提高了學(xué)生從實際問題中抽象理想化物理模型的能力。以帶電粒子在電場中的運用為例，帶電粒子在電場中的運動規(guī)律與平拋運動的規(guī)律存在相似性，教師在講解的過程中，可以將帶電粒子在電場中運動的物理模型與平拋運動的物理模型進(jìn)行比較，讓學(xué)生對帶電粒子在電場中運動的規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，找出二者的異同點。這樣就可以幫助學(xué)生實現(xiàn)知識的遷移，提高了學(xué)生物理建模的能力。

2.促進(jìn)學(xué)生對高中物理模型知識的掌握

教師在實際的教學(xué)過程中，首先應(yīng)該讓學(xué)生對典型的物理模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握模型的基本特征，培養(yǎng)學(xué)生對模型特征進(jìn)行總結(jié)的能力，能夠發(fā)現(xiàn)不同模型之間的差異，并進(jìn)行總結(jié)，再對學(xué)生進(jìn)行簡單的物理建模訓(xùn)練，以提高學(xué)生對物理模型知識的掌握情況，以提高學(xué)生的物理建模能力。

總之，物理模型的構(gòu)建對高中物理教學(xué)具有十分重要的意義，提高學(xué)生物理模型的構(gòu)建能力能夠有效的提高高中物理教學(xué)質(zhì)量，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力。在提高學(xué)生物理模型構(gòu)建能力的過程中，應(yīng)該著重培養(yǎng)學(xué)生對模型構(gòu)建知識的熟練程度，能夠從實際的問題中抽象出理性化模型的能力以及對事物的感性認(rèn)識能力。