高中學生物理建模能力培養研究

卞策??

摘要：對于大多數高中生來講，物理這門學科的難度是較大的。當然，這其中有物理學科本身比較難的原因，特別是物理建模方面，對其能力的培養是非常重要的。鑒于此，本文對高中學生物理建模能力培養進行了相關研究。

關鍵詞：高中學生；物理建模；能力培養

一、 物理模型的作用意義分析

眾所周知，物理模型的構建可以有效推動正確理論的形成。另外，物理模型還可以滲透到其他多個學科中去。物理建模的主要作用、意義包括以下幾個方面。

1. 物理模型可以對研究對象進行理想化處理

我們知道，客觀事物的表象是比較復雜的，其中關聯的問題也比較多，如果不進行處理，那么問題比較難以解決。舉例而言，比如水滴從高處落下，如沒有建立模型，研究起來是比較困難的。這是因為對水滴下落的影響因素非常多。其中的因素有重力和空氣阻力、風速、地球自轉等等。如果對這些過程都加以考慮，那么其過程就變得太復雜了。然而，當我們把水滴下落的過程進行簡化，假設重力是不變的，水滴的下落過程可以看做是一種簡單的自由落體運動，這種運動是比較理想化的。由此可知，在物理模型的建立之后，物理過程更加簡單，研究運動的本質更加便捷。

2. 物理模型是學習物理概念、解釋物理現象的基礎

在物理模型構建之后，我們就能夠很好地解釋一些較為復雜的運動現象了。如此，我們學習物理概念的效率也更高了。比如，在現實生活中，我們知道，物體某種運動很復雜。如果該物體的運動可以簡化為勻變速直線運動這種模型，那么我們就根據速度變化量跟時間變化量比值不變，可得到加速度。另外，根據質點的模型，可將其進行理想化。通過這個過程，牛頓運動定律和動量定理等等規律研究更加透徹。因此，換句話說，在物理模型更加完善之后，物理學得到進一步的發展。

3. 物理模型可以幫助人們指出研究方向，做出科學預見

眾所周知，物理模型是在客觀現實世界基礎之上進行抽象后構建的。對物理模型的研究，可以實現對客觀世界的反映。在建模之后，充分對客觀世界進行解釋，這樣能夠使未來的研究更加深刻。在科學史中，這種例子非常多。比如，電磁波的存在是麥克斯韋理論預言的，后來有人對此進行了驗證，這個人就是赫茲。

二、 培養學生物理建模能力的一些常選途徑

在培養建模能力的時候，由于物理模型的類型存在差異，那么可以使用不同的途徑來解決。常見途徑有下面幾種。第一，假設與驗證。通過該途徑，假設物理模型來實現對物理現象的解釋。這種情況往往是針對一些物理現象真相不是很明顯的情況。在實際情況中，我們要想學好建模，也往往是這種方法使用得比較多的。在培養建模能力的過程中，需要針對性地進行訓練，從而實現對物理問題快速建模，并很好地處理實際問題的目的。第二，抽象與概括。眾所周知，自然界的所有物體，都有著緊密的聯系，并且事物之間會相互影響。在遇到實際問題的時候，如果對所有因素都進行考慮，那么難度就很大。此時，我們要進行選擇性的研究。這就對研究人員的思維能力提出了很高的要求，應當學會抽象和概括。對研究對象進行分析時，做到去粗取精，對主要問題進行分析。在高中物理必修課中，質點就是這樣一個概念，通過建立理想化模型來處理問題。第三，類比與等效。當我們對一種物理模型熟悉和了解之后，當我們遇到相似的問題，我們應該怎么處理呢？此時就用到了類比的思想，我們可以根據之前熟悉的物理模型來處理新問題。如果新問題跟之前的模型是一種類型的問題，那么就借助知識遷移來處理新模型解決問題。舉例而言，在學習帶電粒子在電場中圓周運動時，我們可以把之前章節中學到的豎直平面內圓周運動類比。通過電場力等效重力處理之后，建立物理模型，透過現象看到本質，我們發現這兩種模型其實是同一種模型。

三、 學生物理建模能力培養的實施策略

1. 培養物理建模能力策略

誠然，在高中物理學習的過程中，很多模型我們難以通過實驗的方式演示出來。在對原子核式結構章節學習的過程中，我們先對物理學史進行了解，了解原子核式結構長久的發展過程。在高中物理學習的過程中，我們要想方設法地去分析各個物理模型，對建模的思維過程進行體會，從而促進我們思維能力的培養和發展，增強學習高中物理的信心，培養高中物理的學習興趣。

2. 通過習題訓練培養建模能力

不可否認的是，現在我們中國的應試制度在短時間內是無法改變的，高考也不失為是一種相對公平且比較好的選拔人才的方式。在高中物理學習過程中，少不了跟習題打交道。但是，我們不能搞題海戰術，這是因為很多題目其實是一類題目，我們要做到觸類旁通。很多題目的物理模型是一樣的，我們只有對物理模型充分了解之后，才能做到舉一反三，從而提高高中物理習題的解答效率。

四、 小結

在高中物理的學習過程中，會遇到很多的物理模型。比如自由落體模型，碰撞模型，斜面模型等等。對這些模型分析，我們要在高中物理學習和做題的過程中不斷地加深理解，這樣遇到類似的問題，我們可以借助之前學過的熟悉的模型來解決。

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作者簡介：

卞策，遼寧省沈陽市，沈陽市120中學。endprint