高中物理模型教學法的實踐探究

李志國

(江蘇省濱海中學 224000)

在高中物理課程的教學展開與推進中，教師要多做教學方法的有效探尋，在夯實學生理論根基的同時，要不斷加強學生對于各種學習方法和思維模式的吸收掌握.這會幫助學生在知識的學習上更為高效，并且會讓學生在各類具體問題的分析解讀上有良好的依托.高中階段物理知識的學習難度在逐漸提升，尤其是在就各種運動過程展開分析探究，以及就一些微觀層面的知識做分析解讀時，很多學生都會產生一定程度的理解認知障礙.對此，教師可以多采取模型教學法，化解學生的認知誤區，構建學生良好的思維能力.模型構建可以有不同的方式和切入點，教師需要結合具體的教學知識點和問題分析的需求做有針對性的選擇.加強模型教學法的構建，會讓很多問題的分析解答更為輕松，學生的學習能力和思維能力會有明顯提升，這才是教學過程中要培養學生具備的綜合學科能力.

一、基于研究對象進行模型構建

構建模型有多樣化的實施方法，教師要根據具體的知識要點對于模型構建的方式做合理選擇.首先，針對研究對象可以合理的構建模型，這可以讓問題的研究要點更加明晰，能夠幫助實際問題更好的分析解答.在很多運動過程中，我們會將研究對象作為一個特定模型，忽略其身上的其他特質，簡單將其視為運動的一個點.這可以盡可能避免其他因素對于研究過程帶來的不必要的影響，能夠讓具體問題的分析更加輕松明確，問題解析的效率也會更高.教師可以由淺入深的給予學生思維上的引導，可以結合知識教學首先融入這種模型建構的方法，讓學生形成初步的學習印象.隨后，教師可以多引入一些相關的練習作為教學依托，讓學生在各類實際問題的分析解答中熟悉這種模型構建方式，并且可以靈活的利用這種方法解決各類實際問題.

基于研究對象進行模型的構建，這個過程主要是幫助學生構建對象模型，掌握對象模型的定義和特征.高中階段很多物理知識的學習中都會用到這種思維方式，比如在《運動的描述》的教學中首先引入了質點的概念，這就是一個非常典型的基于研究對象構建模型的過程.課本中質點的定義為用來代替實際物體的一個帶有質量的點，其特征為當物體的形狀和大小對于物理所研究問題沒有影響，或是影響可以忽略不計的時候，就可以將物體看著一個質點.引入質點這個概念后，問題分析的過程可以很大程度被簡化，研究的方向也更為清晰.這會讓學生在實際問題的化解上效率更高，并且避免了一些無關條件可能帶來的感染.高中物理課程的學習中基于研究對象構建模型還有很多范例，比如輕彈簧、輕滑輪、單擺、無彈性的輕繩、理想氣體、點光源、點電荷等等，這些研究對象都可以被構建為具體的模型，為實際問題的研究帶來輔助.教師要讓學生在學習的過程中熟悉這種思維方式，加強學生建模觀念的形成，這會為學生的課程學習帶來很好的思維上的向導.

二、基于研究過程進行模型構建

物理問題的研究過程有時候較為復雜，尤其是在研究運動過程時，受到的感染因素很多.如果將這些因素都考慮在內，那么問題會極為復雜，基本難以找到準確的解答方案.在實際問題的研究中，為了剝離這些不重要的因素對于運動過程可能會構成的影響，往往會選擇忽略這些因素，基于過程進行有針對性的模型構建.有了這種思維轉換后，原有的問題會變得清晰很多，需要解答的問題也變得十分具體.這可以讓學生集中注意力解決那些關鍵問題，會讓實際學習過程的效率更高.

過程模型法可以讓學生免受不必要因素的干擾，直接探究物理過程的本質，從而幫助學生掌握物理過程的本質內容，提高學生的自主學習效率.基于研究過程構建物理模型，這種方式更多的使用在對運動過程的研究中.比如，學生在學習《勻變速直線運動的研究》、《曲線運動》這些內容時就需要構建過程模型，涉及的運動類型主要有：勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動、豎直上拋運動、勻速圓周運動、簡諧運動、氣體等溫、等壓、等容變化、恒定電流等等.當對于這些運動方式和運動狀態完成模型構建后，運動的方式和特點都更為清晰，需要解決的實際問題也變得更為突出.這會讓學生更快的形成與建立解題思維，能夠幫助學生更加準確與高效的化解實際問題.

三、基于研究條件進行模型構建

隨著學習的逐漸深入，學生在分析具體的問題時不僅需要考慮到運動過程、運動方式，還需要對于周圍的環境和條件有所考量.尤其是在學到電磁學知識的過程中，電磁場的變化會直接決定物體的運動狀態，對于這些條件需要做全面深入的考慮.通常情況下在研究這類問題時可以對于這些條件構建相應的模型，讓周圍的環境和條件相對固定下來，不至于由于環境條件的變化而無法決定物體的運動狀態.這樣的研究方式十分普遍，并且是很多物理問題能夠產生的基礎.教師可以結合一些特定知識的分析解讀讓學生理解這種思維，并且在大量實際問題的分析解答中讓學生進一步感受將研究條件構建模型的過程.這會讓學生更好的適應這種問題研究方式，并且能夠輔助大家將各類實際問題有效化解.

物理研究對象所處的外部條件也有主要因素和次要因素之分，在教學過程中，教師讓學生排除次要因素的干擾，突出對外部條件的主要因素進行探究，建立理想化的條件模型.只有在相對固定和理想化的條件下，后續問題的研究才能有良好的實施基礎，否則在真實狀態下基本無法分析物體的運動狀況和運動過程.基于研究條件構建模型在很多知識的教學中都會使用，比如在電流、電場、磁場這些內容的學習中就需要用到這種方法，常見的條件模型有勻強電場、勻強磁場、恒力、光滑表面、絕熱容器、真空等.為了讓學生更好的適應這種模型構建方式，教師可以多引入一些有代表性的實例作為分析的參照，讓學生認識到這種基本的研究思維，加強學生模型構建意識的培養.

四、在習題教學中展開模型構建

除了在知識教學中可以廣泛應用物理模型構建的思維，在實際問題的解答中建模思想的使用也十分普遍.學生如果具備較好的模型構建能力，這會讓學生的解題能力和學科素養有很大的提升.教師要隨著教學的不斷推進，加強學生模型建構能力的培養，要多列舉一些有代表性的例題來鍛煉學生的這種能力素養.一開始學生可能難以非常準確的利用建模過程來化解設計問題，教師可以多進行一些范例的分析解讀，讓學生逐漸適應這種思維方式，加強學生建模能力的培養.隨著接觸問題的逐漸增多，學生的建模能力會有明顯提升，就各類實際問題的化解也會更好的完成.

比如，學習完《牛頓第三定律》后，學生會基本建立對于超重和失重的學習認知.為了考察學生的知識吸收與掌握程度，教師可以設計一些有代表性的練習.比如：小王站在電梯(斜面電梯)上不動，電梯勻加速，問小王處于什么狀態？失重還是超重？很多學生在乍一看到題目時會覺得非常簡單，因為只要是向上加速就是超重，反之則是失重.但進一步思考后會意識到，斜面電梯并非垂直運動，而是斜向上運動，那么這種情況下算不算超重呢？教師在引導學生由淺入深的分析這個問題的過程中可以逐漸引入建模思想，可以讓學生將整個電梯視為一個整體，基于這個整體做具體的受力分析，這時學生就能夠找到電梯和人分別的受力狀態，問題就會變得更為明確.學生之所以會在這個問題的解析上存在認知偏差，這很大程度在于在平時的學習中，很多同學只是將超重的概念單純地理解成豎直向上，實際上并不是這樣的，向上不但包括豎直向上還包括斜向上以及所有的向上方向，只有將其作為一個整體展開研究，構建這樣的思維模型，這樣才不會忽略這些受力狀態.透過這種典型范例的分析解讀，會讓學生建立更加深刻的學習印象，并且大家也會吸收掌握一些實用的解題方法和技巧，這才是物理課程的教學中要達到的綜合培養目標.

總之，高中物理教師在課堂教學中采取模型教學法時，可以基于研究對象進行模型構建，基于研究過程進行模型構建，基于研究條件進行模型構建，在習題教學中展開模型構建，從而有效提高課堂教學質量.