高中物理模型類型及實施策略探析

摘 要：首先分析了常見的三種物理模型，即對象模型、過程模型、理論模型，再探討了高中物理建模教學的實施策略，最后進行了全文總結。

關鍵詞：高中物理；模型類型；實施策略

素質教育要求高中物理教學應該達到如下目標：學生應能自主建立知識架構；培養學生應用物理知識的能力；引導學生針對具體問題的解決進行遷移和創新。在這些要求下，引入模型教學意義重大。由此本文對物理模型類型和應用策略進行了研究。

一、常見的三種物理模型分析

1.對象模型

對象模型是根據所要研究的對象，舍棄非本質的、次要的因素，抓住主要的、本質的因素，從而建立起容易分析和研究的，并且能夠反映研究對象主要特征的簡單模型。主要的對象模型有彈簧振子、質點、點電荷、單擺、理想氣體等。每個模型又都有質量、尺寸、形狀、熱容量、導電性等特征，在不同的分析模型中，應用不同的特征進行模型的構建。

2.過程模型

過程模型是研究物體變化過程的模型，根據研究物體的性質和問題的需要，將很多復雜因素進行轉變，找出主要因素，去掉次要因素，從而揭示事物變化的本質，建立成理想模型。如質點模型中的勻變速、勻加速、自由落體、簡諧運動、完全彈性碰撞等；熱力學中的等容、等壓、絕熱變化等，將對象模型化，再將過程模型化，是解決問題的幾個步驟。

3.理論模型

理論模型一般以假說的形式展現在人們面前。基于觀察、分析、實驗的基礎，將需要研究的物理客體或者研究對象在結構上、作用力方面、運動規律方面等進行簡化的描述。如盧瑟福的原子結構模型就是經過原子結構模型建立以及不斷地修正之后得出的。

二、高中物理建模教學實施策略

1.基于知識結構的形成建立模型

物理模型是物理知識網絡中的結點，也是構成物理知識體系的基本元素。一般的高中物理模型包括對象模型、過程模型、理論模型這三種。抓住這三個模型體系，就抓住了高中物理模型的主干和紐帶。而學習和應用物理模型，有利于學生形成物理知識網絡，掌握網絡結構，有利于學生對知識進行遷移。

如，關于力與運動的關系，可以建立以下一些模型：如質點模型、力的模型、勻變速直線運動模型等。將這些模型深入理解，可以進行廣泛遷移和應用，從而進一步將物理知識系統化和概括化，并促進學生對物理知識的真正理解，也便于學生更好地掌握和運用物理知識，形成知識結構體系。平拋運動模型可以遷移到電場中的帶電粒子偏轉問題。學生在學習了舊知識后對新知識可以進行有效遷移，從而使知識網絡的結點相互連通，最后完成對物理知識網絡體系的構建。

2.基于科學方法的掌握建立模型

物理模型可以說是一種分析問題的方法，建立模型可以有效地將抽象轉變為具體，將復雜轉變為簡單，將理論轉變為應用，從實際問題分析出模型。物理模型有利于學生具體問題具體分析，并形成一種科學的物理分析方法。平時學習中常見的物理模型有小車、小球、單擺、彈簧、質點等。在實際生活中對具體的物體分析時，也需要有一種轉化思想，運用理想化的模型方法，將物理理論應用于實際問題的分析中。

如，質點、理想氣體、理想流體、純電阻等，以及簡諧運動、光的直線傳播、自由落體運動模型等，都是運用了理想化的模型分析方法，研究、分析和解決一般問題。這對實際生活中解決問題的方法提供了借鑒。理想化的方法是突出主要矛盾，作用很小的方面可以忽略不計。如，電子在電場中的運動，理想化的情境是不考慮重力的，因為重力與電場力相比很弱。再如，高溫、低壓下不容易液化的氧氣、氫氣、氮氣、氦氣等被當作理想氣體來處理，誤差很小。處理真實氣體時，加上分子占有的體積和分子間的相互作用力這兩個方面，修正理想狀態方程，就可以得出比較符合實際的結果。

3.基于STS教育理念滲透建立模型

STS教育理念與新課改理念不謀而合。STS強調將科學、技術、社會融為一體，并且注重面向全體、面向公眾；強調技術、科學對于社會生產的作用，對于人們生活的有效促進；重視科學與發明創造，強化創新理念，并關注科技發展對于社會的影響后果。

如，電場的加速模型可以拓展到實際生活中電視機顯像管、電子顯微鏡內的高壓產生的加速電場對電子具有加速作用的模型。在電視機顯像管內，被加熱的燈絲射出來的電子，經過2～3萬伏加速電壓的作用，以極大的動能射到了熒光屏上，從而激發熒光粉發出光來。其理論基礎是動能定理，物理模型是電場加速模型，實際應用是電視機顯像管。這一“理論—模型—應用”的學習模式，滲透了STS教育理念，也使得學生對物理知識產生了濃厚的興趣。

開展模型教學加強了物理知識與生活實際的聯系，讓學生樂于學習模型，從中可以找到有效解決問題的思路與方法。同時，開展模型教學也加強了物理知識與高新技術的聯系，學生能體驗到物理的應用價值，從而激發學生的學習興趣和熱情。模型教學的引入與實施，為培養社會需要的人才做出了貢獻，也奠定了學生未來發展的基礎。

參考文獻：

譚博.高中物理教學中物理模型的構建策略研究[J].才智，2010.

編輯 楊國蓉