重在悟理，源于模型

劉利民

摘 要：提高初中物理學習效果的兩個重要因素，一是勤練二是悟理。“學”固然重要，“悟”更關鍵。結合初中物理教學實踐，對如何借“模型”引導學生領會和參悟物理知識的本質進行了全面解析。

關鍵詞：初中物理；模型法；悟理；實踐

之所以中學生在物理學習中會出現差異，其關鍵并非智力差異，更多是悟理能力的差距。物理本身就是讓學生“格物究理”，即學會如何對事物的道理進行探究。“悟”的過程中一個領會和參悟的過程，我們常說觀字悟理、由事悟理，可見“悟”需要借助一定的外力對學生加以“刺激”和引導。而相對于較為抽象的物理來說，讓學生領會本質，感悟道理最直接且有效的方法就是直觀形象的模型。對于“模型”，錢學森給出了一個非常簡單的概括，“模型即圖畫”，而在科技發展的今天，物理模型逐漸打破了平面模型的限制，產生了立體模型以及多維模型，成為幫助中學生更好地學習物理的有力工具。本文結合物理教學實踐，對“模型法”的應用進行了詳細闡述。

一、幫助學生“建模”

對于一些實際問題用物理學進行研究和分析，往往會讓學生感覺到有些復雜，所以在物理教學中教師多用簡化方法，即用科學抽象的方法對其進行處理，通過可以將事物本質反映出來的物理或者結構，對事物進行描述，讓分析和理解更加直觀和簡單，這就是建模。物理建模是一種方法，也是一種思維，它是從另外一種角度對物理問題進行研究和分析的方法。建模的關鍵在于能夠運用比較思維和抽象思維將事物的主、次以及無關的各個因素進行區分，從中找到本質進行概括。如在讓學生們認識“連通器”時，引導學生們先對鍋爐的水位計、燒水壺和自動奶牛喂水器等模型進行觀察和分析，嘗試對這些物體的共同點和不同點進行比較，找出共性特征，如物體的開口都在上端，而下面都是相互連通的等等，通過具象的物體建立起抽象的模型，然后再進行連通器原理的講解，學生很容易接受。而在讓學生們認識連通器具有哪些特點時，可以在連通器底部抽象出一小液片的模型，如果小液片在左、右液體的作用力下可以達到平衡靜止，那么說明兩邊存在大小相等的平衡力，這也就說明在小液片面積不變時，兩邊液體壓強也是相同的，由此壓強大小和液體濃度與密度有關，通過受力分析就能夠總結出連通器具有“裝入相同液體，液體靜止時始終能夠保持平衡”的特點。建模可以幫助學生學會如何通過具體分析直達問題本質，具備如何運用“抽象思維”解決問題的思維能力，也是引導學生進行創造性和創新學習的主要途徑。

二、“理數模型”的有機整合

數學與物理之間存在著十分密切的關系，在物理學習中通過數學模型與物理模型相整合的方法，啟發學生“悟理”的方法非常有效。主要是通過數學模型對物理問題中涉及的研究對象的狀態、過程和位置以及它們之間存在著怎樣的規律等內容進行“純化”和“簡化”，便于學生以更加概括和簡潔的方法挖掘物理本質，描述物理規律，方便進行定量計算。如某學校初三學生在進行石子密度的測定實驗時，設計了兩個方案，請同學們解決這兩個方案中提出的問題，并從老師給出的信息中將方案①的測定誤差是方案②的多少倍。

方案①：器材包括分度值是1g的天平和砝碼，分度值是1ml的量筒，細線，石子和水。步驟先將石子質量m通過天平進行測量，然后將適量水倒入筒中，測出水體積V1，再用細線將石子綁住浸沒于裝有水的量筒中，將水下讀數V2進行記錄。問石子密度是多少？

方案②：器材包括分度值是0.1N的測力計，細線，水，燒杯和石子。步驟是先用細線系好石子，將石子重力G通過測力計進行測量，然后將系有石子的測力計放于裝有水的燒杯中，記錄測力記的示數F。問石子密度是多少？

老師給出的信息：物理實驗中如果測量某些物理量，必然會有誤差存在，分度值和誤差兩者是正比關系；如果有一個C=A×B的物理量，通過不同方案對A、B進行測量，得出分別為A1、A2，B1、B2，C1、C2的數據時，如果A1誤差是A2兩倍，則B1是B2的三倍，C1是C2的六倍。

老師給出的信息其中就蘊含著數學建模，即運用“誤差分析”對兩個方案中測出的密度進行推導，就可以得出方案①的測定誤差是方案②的一百倍。

三、自制模型

模型法教學不僅要培養學生空間結構的建模能力，還要注重實物模型對學生的啟發。隨著科學發展技術的創新，“科技模型”帶著時代的氣息走進了中學生視野，使用和制作物理科技模型，可以幫助學生更直觀地通過模型領悟知識，還可以培養他們的創造與創新能力。為了能夠發揮科技模型的“功效”，可以通過成立科技活動小組的方式，讓“模型”走進物理課堂，并延續到課外。如在學習“力的作用是相互的”時，可以讓學生親自操作彈射機進行起飛，并觀察起飛的過程，并鼓勵學生與老師一起制作“木質彈射機”，在制作、使用的過程中學生對工作原理有了一個清晰的認識，也在動手實踐中感悟了為什么說“力的作用是相互的”這個基本原理。而學習“電磁學”時，還可以帶領學生一起到電子器材店里或者是天貓上購買不同型號的小電機、電燈等配件，讓學生自己安裝電路，讓學生充分領略到科技的力量和模型的樂趣。

悟理是幫助學生通過物理知識對人生有一個更深層次的認識與理解，讓他們即使不能夠熟悉地運用物理知識，也可以在自然或者社會現象中去發現一些規律。模型則是開啟學生悟理之旅的一把鑰匙，它帶領著學生穿越物理隧道，用全新的自己去迎接未來美好生活。

參考文獻：

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[2]溫偉程.感悟與實踐：初中物理學法指導策略[J].教育（周刊），2017（40）：52-53.

編輯 溫雪蓮