指導建模 培養物理科學思維

程鵬舉

(江蘇省灌云高級中學 222200)

在高中物理的學習過程中，學生面臨的主要問題是認為知識點抽象，學生思考問題思路不全，思考問題存在片面判斷等.采用模型建構，則是一種很好的教學手段，通過模型建構，有助于學生將抽象的問題直觀化，也有利于學生形成嚴密的思維方式，也可最大程度的調動學生的積極性，至于如何指導學生建模，筆者采用以下幾種方式.

一、類比法，擴大空間

高中物理中，教科書版本在解釋一些問題時，會復雜化，將知識點變得抽象，在日常教學活動中，筆者發現，學生在理解問題時會顯得吃力.因此，教師則應該創新教學方法更為適應學生的發展.筆者認為，通過類比法，指導學生建模，則可以有效地幫助學生學習物理.

例如在選修3-1中學習“串并聯電路”時，在解釋串聯電路中各部分電路電壓關系時，教科書中通過電勢關系來進行解釋，即U01=φ0-φ1，U12=φ1-φ2，U23=φ2-φ3，U01+U12+U23=φ0-φ3，而φ0-φ3=U03,所以U1+U2+U3=U03,來解釋，學生則很容易產生困惑和不解.筆者便采用與生活實際現象來類比，如水壓和水流，則就很直觀，自來水管中的水流都是相同的，將水壓看成電壓，將水流看成電流，然后想像，自來水供水的過程，學生則理解了很多.同樣，在學習并聯電路中的支路和干路的電壓電流關系，也可以用水壓與水流關系來類比解釋，如各用戶所需水量等于自來水公司的總出水量等.通過此，便可以建立起關于電路的一些模型，可以幫助學生用于處理日后遇到的類似問題.

通過將物理學科中的一些物理現象，客觀存在卻無法用肉眼直接觀察到的抽象知識點，則可以通過類比法來使學生理解，以類比的方式放大一些問題的細節內容，從而建構相同體系問題的模型，擴大學生的思維空間，有效地發展學生的物理科學思維.

二、虛擬法，形象引入

物理中存在一些抽象的知識結構，其實在世間萬物中是不存在的，但卻在實際問題的處理過程中，得需理解，認為其是存在的.因而，一些學生選擇通過憑空臆想的方式解決，可這樣的方式，是很容易出現思維空洞的.因此，教師則需要引入虛擬的物質，來幫助學生理解和建立模型.

例如在選修3-1中學習“磁現象與磁場”時，學生很難理解磁場的存在是一種什么方式，因此可以引入虛擬的磁感線，從N極出發，之后回到S極，從而建立模擬畫出磁感線的大致方向的這種物理模型，對于學生的幫助是長久的.又如在學習“通電導線在磁場中受到的力”時，則可以以這種方式為基礎，進而發掘新的物理模型“左手定則”，通過虛擬引入的磁感線，并注明方向，之后，模擬擺動手掌使磁感線射入手掌心，并且食指指向電流方向，而大拇指這就是所受安培力F的方向，來處理一些關于判斷受力方向的習題，這樣的方法還有很多，如右手定則等等，都是可以以這種方式來進行學習的.作為學生在遇到此類問題的下意識反應，則更有利于學生對于物理的學習.

采用虛擬法，形象引入虛擬物質，來指導學生建立模型，用于問題的處理，培養學生物理科學思維的事例還有很多，如在光速的學習過程中，通過引入光線等，都是非常典型的實例.因此，教師要發散自我的思維，來尋求多樣化的教學方式來幫助學生培養科學思維.

三、實驗法，感知表象

物理是一門以實驗、觀察為主的學科，而這兩點，則是讓學生充分掌握知識內容的保證.通過實驗所得的現象，則會形成一個個具體的模型印刻在學生的思維中，充分感知表象后的實質問題.因此，筆者認為，可以通過實驗法來引導學生建構模型，培養物理科學思維.

例如在必修一中學習“探究加速度與力、質量的關系”時，筆者便通過實驗的方式來引導學生感知表象，采用控制變量法來進行實驗，即引導學生進行實驗操作，起初學生通過保持質量m不變，探究F與a的關系.直觀表象，學生則是通過打點計時器打出的紙條來得出單位時間內小車移動的距離，來求得小車獲得的加速度a的大小，因為打點計時器兩點間的時間間隔恒為0.02秒，因此可以作為此實驗的計時方式，并利用多次實驗得出的F與a的數據,繪制出坐標圖，隨后學生便驗證了F=ma的公式，而通過實驗過程中，學生形成的一個個具體模型便有助于學生感知加速度，質量與作用力三者之間的內在聯系.對幫助學生奠定關于運動學學習的基礎，打下了堅實的基礎，筆者認為是非常有益的于學生而言.

因此，教師可以通過這種方式來指導學生建立模型，幫助學生搭建起主體和客觀認識之間的橋梁，感知到表象之后的物理現象和原理，同樣，許多的物理公式和概念，都可以通過實驗的方式來認識和理解，形成模型，這也幫助學生培養物理科學思維和有效地獲取知識內容的關鍵方式.

建構模型的學習方式，幾乎對于所有理科性科目的學習是通用的，在模型的建構過程中，可以將需要掌握的知識點涵蓋為一個個的知識結構，讓學生充分理解和掌握知識難點與重點，并且形成單個的認知體系，對于培養學生的物理學科的科學思維是有巨大幫助的.因此，筆者是極力提倡在學習中，通過指導學生建立模型的方式，來培養學生的物理科學習.