淺談物理模型在教學中的應用

吳勇

摘要：本文從學生學習部分物理知識困難的角度出發，結合物理教學在初中階段的特點，了解物理模型在初中物理教學過程中的重要意義。并通過學習物理的實例來分析物理模型在初中物理教學中對我們的生產生活產生的影響，幫助學生了解物理模型，并利用物理模型來更好地學習物理知識，讓物理知識變得更加簡化、明了。

關鍵詞：物理模型；思維能力；教師；學生

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2018）08-0018

初中物理對于某些學生來說，就像海市蜃樓一般，朦朧看不真切，更有學生直接學成了“霧里”，這是因為我們學習的物理知識，既有宏觀的，又有微觀的。從宏觀世界中天體的運行到微觀世界中分子原子、基本粒子的運動，以及大量電磁現象、光學現象及過程一般都比較復雜，無論是分析物理過程的本質規律性，還是解決處理復雜的實際物理問題，都是比較困難的。那么怎么辦呢？筆者認為：采用適當的物理模型來分析，有效發揮物理抽象思維的作用，幫助學生達到解決問題的效果。模型思維方法是指建立同對象客體（原型）相似的模型來模擬原型，借以揭示對象客體的本質與規律的思維方法。例如滬科版八年級下學期課本上也展示出了盧瑟福原子核式結構模型，先讓學生觀察圖形，中間的表示原子核，外圍的表示電子在那一范圍運動的概率。在講到原子核半徑很小，它的數量級只有10-15米時，引入如果將它與乒乓球相比僅僅似一個針尖；若與地球相比，就似一個乒乓球。學生都睜大眼睛，很驚訝，表明他們在思考，發揮自己的想象力去感知其大小。

建立這一物理模型，物理教學再也不是純粹地記憶知識，而是理解，培養學生的發散思維，讓他們自己理解消化，從而在頭腦中形成概念，發現規律。在教學、學習中應注意從這個方面發展物理思維能力。

在課堂教學中，我們經常會用實物、圖片、多媒體等方式，進行實驗教學，加強感性認識。這其中就會牽涉到物理模型的塑造。如在講到牛頓第一定律時，要做一個斜面小車實驗，給學生創造一個感性認識，建立一個正確物理模型，幫助理解，學會分析實驗，共同推出牛頓第一定律，在這基礎上更好地理解運動和力的關系，在頭腦中形成關于運動和力的關系的正確模型。

在講到“小粒子和大宇宙”一章中，“宇宙由物質組成，物質由分子構成，分子又有單分子和雙分子之分，分子由原子構成，原子又包括原子核和電子，原子核由帶正電荷的質子和顯中性的中子構成……”這么一連串的知識，學生聽得都云里霧里。在這種情況下，我們可以通過畫一幅結構圖，分別一層一層地展開講解，建立圖形，并加帶的實物，有專門的石墨模型、自己搭的水分子結構模型、氧氣模型等。水由水分子組成，氧氣由氧分子組成，通過教師的引導與構建的模型，學生不難觀察出水分子有兩種原子組成，即氫原子和氧原子，物理學中稱這種由兩種或兩種以上的原子組成的分子為雙分子。而氧分子僅有一種氧原子組成，即單分子。接著觀察石墨、金剛石、足球烯模型，思考屬于哪類分子。這樣，化抽象為具象，學生有了直觀認識，理解起來就輕松多了。

對于“走進微觀”這一章的分子是否能夠再繼續分的問題，可以設計學生自主實驗，用塑料尺與自己的頭發摩擦后去靠近被撕好的輕小紙屑，觀察現象：輕小紙屑被吸起來，學生分析：塑料尺經過摩擦后帶電了。通過這個實驗，學生可以明白原子是還可分的，并通過自己實驗得到了證明。觀察盧瑟福原子核式結構模型圖可知，電子在原子核外呈高速運動，經摩擦后就脫離了原子核對它的束縛，電子呈負電荷，原子核呈正電荷，整個物體就帶正電。

物理概念和規律多為抽象，但其在內容上則是具體的、客觀的。在學習這一過程時，可以利用一些形象性的模型去幫助學生理解和掌握知識。如形象化的語言：電路——回形針，電流——自來水……還可用模型圖來形象表示出物理模型，通過黑板上畫簡單的圖或者借助多媒體，幫助學生理解記憶，像這樣的情景圖模型有很多。平時要多搜集，例如在固態、液態、氣態的教學時，可以用班級模型來說明固態，把學生看成固態分子，上課時，大家都井然有序地坐在自己的座位上，就好像是固體點陣結構。對液態，可用“放羊模型”來描述：被放牧的羊群，彼此間有一定的點陣結構，但仍然是一個集體。對氣體模型就比較多了，比如放學后，學生各回各家，又如放假學生都到各地游玩。通過形象模型建構，學生就能加深理解了。

此外，構建物理模型還應該抓大放小。比如在“探究二力平衡的條件”時，先提出猜想，其次建構模型，進行實驗，再歸納總結。將卡片上的兩根線跨放在支架的滑輪上，并在兩個線端分別掛上鉤碼，使作用在卡片上的兩個拉力方向相反，且在一條直線上。當卡片平衡時，從鉤碼質量看，卡片兩邊所受的拉力遠遠超過卡片的重力，所以將其忽略不計。撇去次要的，建立一個物理模型進行分析，學會運用物理抽象思維，對由觀察實驗所獲得的感性材料進行比較、分析、綜合、歸納和概括，抽象出反映事物主要因素和本質特征的物理模型。

近幾年來，中考出現了比較多的與實際生活生產相聯系的題型，這正體現了“貼近學生生活，符合學生認知特點”“物理知識來源于生活，物理知識運用于生活”“讓學生經歷科學探究過程，學習科學研究方法”的學科核心價值觀。課程中要盡可能多地利用身邊的物理知識，培養學生物理模型思維能力，很好地幫助學生理解和掌握知識，并運用于生活實踐。模型思維作為物理思維的支柱之一，并不是一種孤立的思維方法，它需要物理觀察思維、實驗思維、分析和綜合思維相結合。為此，作為站在物理教育工作舞臺上的我們，要應該重視加強培養和訓練學生的物理模型思維能力。

參考文獻：

[1] 姜 靜.淺談物理模型在物理教學中的運用[J].大連教育學院學報，2010（1）.

[2] 呂國慶.物理模型的建構在初中生物教學中的應用[J].新課程（中學），2015（2）.

（作者單位：安徽省合肥市南園學校 230000）