在高中物理教學中建立模型的心得

黃進 信陽市第二高級中學 河南信陽 464100

本文主要從三個方面進行討論：一：中學物理教材中的建立理想物理模型的重要性。二：探討如何建立理想物理模型，然后舉例說明理想物理模型在中學教學的應用。三：在論文中主要涉及理想物理模型的功能和特點、理想物理模型在教學中的應用和使用理想物理模型時應注意的問題

一：高中物理教學中的理想模型教學法的重要性

（1）物理理想模型使人們逐漸理解和掌握物理學的重要和基本的規律，物理學中用理想化模型代替實在、復雜的物理研究對象。它是物理學研究方法和邏輯思維的結晶，是研究物理規律的重要基石，也是貫穿于整個高中階段物理教學要內容的重組成部分。

（2）理想化物理模型是學習物理知識的重要手段和方法，在高中物理知識架構和學習中始終起著非常重要的作用。在高中物理教學過程中如何引導學生對物理模型及其科學方法的正確有效建立及其思維方法的掌握，關系到高中物理教學及學生學習的成敗。

（3）同時縱觀物理學發展路程，許多重大的發現與結論，都是由于科學家們經過大膽的猜想構思，創建出理想化的物理模型，并通過實驗檢驗或實踐驗證，模型與事實基礎很好吻合的前堤下獲得的。

二：如何建立理想物理模型，然后舉例說明理想物理模型在中學教學的應用

（一）理想物理模型的構建過程

第一步，選模：對所研究的問題，若選不好模型，就無法把握這些問題的主要方向，也難以形成解決題目的總體思路。若模型選得好，有了明確的方向。因而在選擇問題的模型時，要充分考慮：（1）總體結構和特征；（2）物理知識所屬系列及本質；（3）涉及知識的范圍和所包容的內容；（4）知識間的聯系、性質及對應關系。使選模具有初步的概念形象。

第二步，組模：初選模型后，對研究問題進行詳細的過程劃分，理清各個詳細過程劃分的原理、方法和依據，是否體現各個過程的合理性、獨立性。對每一個知識模塊要進行整理、提煉，并用所學過的知識加以對照，確定其性質，所屬范圍，要點要求，解決方法，相關知識等，做到模塊知識具有完整性、獨立性和系列性，由此形成系列模塊骨架。

第三步，定模：有了模塊，就可以組裝成模型。（1）：遵循理想模型的構建原則，結合實際模塊的需要和特點，互相協調互相取舍，體現一個有序的整體。（2）：各個模塊之間的組合要運用科學的方法和手段。詳細弄清各模塊知識的關系后，對它們進行判斷、推理、想象、創造等，再根據模塊的性質選擇恰當的方法，比如常規法、抽象法、類比法、演繹法、歸納法、極限法、假設法等將模塊組合成模型。

第四步，查模：對組成的模型還要放回到實際問題中去檢驗，對照條件一一查驗是否合理，是否滿足研究問題的需要。尤其是對劃分出來的過程模塊要進行推理、分析、綜合，審視構建的理想模型是否會破壞所劃分出來的模塊，分離出來的模塊與作為整體模型是否有較大差別，它們的復雜關系、性質、功能使得研究結果是否一致。在檢驗過程中不斷補充、不斷改進、不斷完善。

（二）中學物理教材中的常見理想模型舉例

第一類：實體模型，實體模型是建立在客觀實體的基礎上，對其幾何結構和系統特征進行抽象化的結果。實體模型可分為三種： 物質模型、系統模型和結構模型。

第二類：系統模型，一般是忽略外界對系統的某些影響，并簡化系統內部的相互作用而建立起來的模型。例如：保守力系統：忽略系統內外非保守力的作用。熱力學系統：忽略系統內外非熱學因素的影響。絕熱系統：忽略系統與外界的熱交換。力學系統：指遵循牛頓三定律，相互作用物體的全體。

第三類：結構模型，簡化物質自身的結構關系和自身的內作用特點，而建立起來的模型。如原子的軌道模型 ：（電子繞核的封閉軌道運動構成）。電子云模型：（電子在核周圍的幾率運動構成）

第四類：物理狀態模型，提煉出幾個特定參量來描述物體的運動狀態而建立的模型。勻速直線運動狀態、理想氣體狀態、電路狀態，靜電場，恒磁場，靜電平衡狀態模型強調用哪些物理量來描述物質運動態勢。強調用何種參量方式體現狀態。

第五類：物理過程模型，忽略物質運動過程中的某些次要因素，突出其中主要因素而建立的模型，由于過程是通過一系列的狀態來體現，所以往往一種模型既是狀態模型也是過程模型，但各自強調的側重點不同。過程模型強調物質運動過程中以何種狀態在變化（態的變化方式）。自由落體：不計空氣阻力；等溫過程、等容過程、等壓過程、絕熱過程等。

三：理想模型在教學中的應用和使用理想物理模型時應注意的問題

模型是在一定條件下適用的。建立物理模型，可使問題的處理大為簡化而又不會發生大的偏差。現實世界中，有許多事物與這種“理想模型”十分接近，在一定場合、一定條件下，可以把實際事物近似當作“理想模型”來處理，但也要具體問題具體分析。

物理模型是在不斷完善發展的。隨著社會的不斷進步，人類對事物的本質的認識也是不斷深入和提高的，物理模型也相應地由初級向高級發展并不斷完善。