培養(yǎng)高中學(xué)生建構(gòu)物理模型能力的實踐研究

楊玉梅

摘 要：物理建模屬于物理學(xué)中普遍又基礎(chǔ)性的一種科研方法。對高中階段物理教學(xué)而言，物理建模是其中不可或缺的重要內(nèi)容，同時物理建模能力地提升也是新時期高中生進行物理學(xué)習(xí)必備的基礎(chǔ)性能力。

關(guān)鍵詞：高中教學(xué);物理建模;能力培養(yǎng);探析

引言：物理建模的目標(biāo)立意即為了探尋物理事物內(nèi)涵要義，運用分析、綜合、類比及分類等思維方式，探析物理學(xué)中各類既定事實及信息化數(shù)據(jù)，從而有機將物理體系明晰、簡潔化，后續(xù)獲得物理體系構(gòu)架及特性等的闡述。總之，建模屬于物理學(xué)研究的基礎(chǔ)性方式，且直觀地呈現(xiàn)出了物理科學(xué)的具體探究過程。

一、當(dāng)前物理建模教學(xué)中實存的相關(guān)狀況

（一）較難透過現(xiàn)象抓本質(zhì)

1、物理問題處理時涉及對象較為多元，因而學(xué)生思維方式上易被問題外觀特征所誤導(dǎo)，該狀況不利于他們解決物理問題時可“透過現(xiàn)象找到本質(zhì)”，后續(xù)很難從具體問題中汲取有效信息及建構(gòu)適時物理模型，在思維認(rèn)知方面存在一定阻礙。

2、傳統(tǒng)固式化物理教學(xué)限定下，受眾學(xué)生在物理問題處理期間總過度的“精細(xì)化解題”，即解答困惑時考量要素較苛刻，很難去自主排除不必要因素等，該類過于中肯、近乎脫離實際的問題處理心理，常不利物理建模及發(fā)散思維。

（二）固式化既定模式深化，缺少靈活變通

實踐教學(xué)了一定基礎(chǔ)性物理模型學(xué)識后，譬如單擺、簡諧運動等，學(xué)生們常會自主構(gòu)建起一定思維定式，該固式模式的深化較缺失能動變通性，使得學(xué)生面臨客觀物理題型時，總會不假思索地生搬硬套固有模型，該做法常難以高效解決實際問題。

（三）客觀的思想、方法及模型意識亟待提升

該方面主要體現(xiàn)在受眾學(xué)生在面對物理題型時，總是缺少將具體題型升級及轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)模型的能動自主意識;此外，日常物理學(xué)識學(xué)習(xí)中，實踐對模型要義領(lǐng)悟不夠透徹。

二、提升與培養(yǎng)學(xué)生物理建模能力的相關(guān)要措

（一）教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生加深對物理建模內(nèi)涵的認(rèn)知

物理教師在施教過程中，應(yīng)當(dāng)使學(xué)生們悉知建模的內(nèi)涵、相關(guān)的類別分化、建模的優(yōu)勢所在等等，以更好地使得學(xué)生領(lǐng)悟其現(xiàn)實意義并主觀能動去實踐運用。例如，在實踐教學(xué)《平拋運動》相關(guān)學(xué)識期間，教師基于自由落體運動、現(xiàn)實生活中的拋體運動現(xiàn)象等學(xué)識，來適時構(gòu)建體系化的平拋運動物理的模型，針對實踐應(yīng)用題型來科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生運用自身掌握學(xué)識等，去有機建構(gòu)創(chuàng)新型的物理學(xué)識網(wǎng)等。而并非單一性地教授學(xué)生該項運動是水平勻速直線運動與豎直自由落體運動的組合等。

（二）提升學(xué)生的物理建模能動意識

1、更多引導(dǎo)學(xué)生基于生活實際自主性進行模型構(gòu)建。該方式主要是指學(xué)生在實際生活情境中自主聯(lián)想到相關(guān)已有物理模型。例如，生活中平滑桌面上的小綠植被不經(jīng)意撞落，可以聯(lián)想到物理中的“加速度”、“自由落體”等學(xué)識定律模型;當(dāng)家庭內(nèi)洗衣筒轉(zhuǎn)動甩干水分時，可以聯(lián)想到“引力”相關(guān)已有物理模型等。

2、教學(xué)期間實踐解決物理困惑與汲取物理學(xué)識時，為了更好地使學(xué)生將認(rèn)知的物理模型聯(lián)動生活實際，教師可積極塑造相關(guān)實際性的教學(xué)情境。比如，更多運用校內(nèi)的配套物理實驗室，以更好地為班級學(xué)生提供實踐操作等實驗服務(wù)，從而有效加深學(xué)生們的直觀化物理模型印記，后續(xù)利于物理模型建構(gòu)思維的良性培育，這種方式也可以較大程度上提升學(xué)上面的實踐物理建模能力素養(yǎng)等。

3、有機引導(dǎo)學(xué)生貫穿建模思維去時效性處理物理困惑。該方式可在實踐性的探析、綜合、對比與分類等途徑的基礎(chǔ)性，更加深化學(xué)生們的物理建模能動自主性意識，這對于他們進行物理科學(xué)研究等有極大地助推效用。例如，一項關(guān)于物理假想模型的構(gòu)建，具體內(nèi)容如下：英國物理學(xué)家盧瑟福通過α粒子散射實驗檢驗原子無核模型時，發(fā)現(xiàn)占萬分之一的α粒子散射角>90°，甚至等于180°的大角度散射。他將原子內(nèi)電子繞核運動與太陽系中各行星繞太陽運動加以類比，提出了原子的行星式有核模型。但是由于類比的偶然性，該模型無法解釋原子的穩(wěn)定性以及原子分立線狀光譜的現(xiàn)實。

4、適時對學(xué)生進行專項化物理建模特訓(xùn)。具體的物理模型常可有效解決生活中的實踐性問題，相對而言配套教材的設(shè)定內(nèi)容有一定的范圍約束性，這樣常使得眾多學(xué)生難以有機達成對具體問題的模型化轉(zhuǎn)化。例如，可引導(dǎo)學(xué)生們多利用課余時間運毒課外物理素材、科普雜志等;還可日常更多從相應(yīng)科教節(jié)目等之中拓寬物理學(xué)習(xí)視野等，如《我愛發(fā)明》等。

（三）強化學(xué)生模型思維能力

物理建模的思維方式較為多元，譬如類比、概括、分析等。具體相應(yīng)的作法如下所示：

1、實踐教學(xué)進行中，教師為了拓展學(xué)生物理建模思維意識，可在實踐教學(xué)期間應(yīng)用直觀化物理模型來加深學(xué)生領(lǐng)悟等，比如借助電子教學(xué)課件、特定的教具等輔助性要素。

2、鼓勵學(xué)生能動自主實踐運用物理模型。該方式可在實踐困惑解決過程中提升與強化學(xué)生們的物理模型思維意識。例如，物理學(xué)在建構(gòu)物理模型時，也在不斷建造表現(xiàn)物理狀態(tài)以及物理過程規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，而數(shù)學(xué)模型本身具有近似性，所以實際分析解決具體問題時，如果一味追求精確求解，常會適得其反，甚至將自己限定在繁雜的數(shù)學(xué)計算中。比如計算氫原子能級時，以原子核式結(jié)構(gòu)模型為對象，選定γ=∞時的勢能為零。再比如單擺的擺線與豎直方面的夾角不得大于10°，使弧線計算轉(zhuǎn)化為三角計算等。

三、結(jié)束語

物理建模是科學(xué)探究物理學(xué)的基礎(chǔ)性方式之一，該模型思維貫穿體系化物理教學(xué)全過程，因而對高中生施教期間應(yīng)尤為關(guān)注對他們該方面的培育與強化。

項目來源：廣西貴港市2018年度教育科學(xué)研究A類課題，課題編號：2018A026

參考文獻

[1]楊翠菊.高中物理教學(xué)中的模型構(gòu)建及其實踐[J].課程教育研究，2018（38）：175-176.

[2]李偉志.高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的建模能力[J].中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2017（6）.