建構理想模型 培養物理核心素養

紀兆明

(江蘇省運河中學 221300)

傳統的高中教學比較注重知識的傳授，對學生知識的領悟過程有所忽略.在這種教學模式中學生對知識掌握比較牢固，但遇到解決實際問題、自己建立物理模型等探究性較強的問題時，就顯得力不從心，不知如何下手.而開展模型教學將有效改善這些問題，在高中物理課堂建構理想模型，讓學生親歷物理學習的過程，突破傳統教學局限性，激發學生的學習興趣，有效培養學生的物理核心素養.

一、認清條件模型，緊抓主要矛盾

所謂條件模型，就是一個對所學知識內容“取舍”的過程，舍棄次要的內容，緊抓主要內容，將條件模型化，為問題的求解鋪設好主要的干線，達到簡潔解題的目的.高中物理知識量大，內容復雜，因此在教學過程中條件模型的建立，能使我們研究的問題得到很大的簡化.

例如，我在教學高中物理必修一“位移和時間的關系”這一節時，便充分應用條件模型，如為使得問題變得簡化，筆者便在操作過程中，讓學生假設性地認為物體所做的是勻速直線運動，這樣就默認了物體所受的力為平衡力，這便是一個理想型的模型，進而進行實驗活動，探究位移和時間的關系.在理想條件下的模型中，學生記錄的數據如下：1t時位移1s，2t時位移2s…分析數據得出，位移S與發生這段位移所用時間t成正比，雖在其簡潔的過程中，排除掉了一些因素，但這些因素并不影響本次探究活動的內容，因此，可以引導學生在處理類似問題中，廣泛應用.

高中物理學習的過程中，建立正確使用條件模型可幫助學生更好地內化知識，條件模型的適時引入，讓學生在理想化的條件下了解，探究物理學規律的過程中，是邏輯性與探究性的相結合.

二、強化過程模型，形成直觀圖景

強化過程模型，就是用模型表示物理的科學過程，利用分解、簡化、抽象的方式，使得復雜繁瑣的內容變得簡潔.通過強化過程模型認知能力，能使得學生形成主觀的圖景，使抽象的內容變得直觀具體，弱化學生對于知識的抽象，對學生認知物理概念理論，掌握并能運用物理相關規律，養成靈活的物理思維均有很大的幫助.

例如，我在教學高中物理必修二“太陽與行星間的引力”這一節時，由于宇宙無邊無際，星系離我們很遙遠.為了學生方便觀察，我利用氣球進行實驗操作，使抽象的星系知識，變得具體生動，本人在氣球上標注一些小圓點，來模擬星系，然后向氣球中不斷注入空氣，氣球開始膨脹，各標注點的距離也在不斷的變化，學生便直觀感受到隨著氣球的不斷膨脹，能使得各點之間的距離發生改變，并以此來聯想到宇宙和星系.那么如何研究宇宙膨脹和星系運動呢？學生了解到物理學史上人們曾根據日常的觀察和經驗，提出“地心說”，古希臘科學家托勒密是代表.課本上指出的內容，學生在筆者的實驗操作中，都得到了具體的現象認知，學生在本人利用氣球演示的實驗中，獲得靈感和啟發，感受到宇宙的膨脹，和星系的距離變化，這樣一個簡單的過程模型實驗，便使得學生對于原本抽象的內容，形成了具體直觀的認知.

對于高中生來講，在物理課堂中展開科學過程的模型化，能夠讓學生經歷知識的形成過程，引導學生進行自主地實驗探究.這種方式下，有效培養了學生觀察能力，以及養成良好的物理科學思維，對培養學生的核心素養，也會產生意義深遠的影響.

三、觸及轉換模型，完善認知體系

模型之間，總存在著種種聯系，使得各個獨立的物理模型，建構成一個完善的知識框架體系，因此，模型之間總存在著聯系，學生在研究中，可嘗試通過對模型的轉換，完成探究過程.在高中物理這門課程中有很多變化、性質都是有普遍性規律的，教師要引導學生進行模型間的轉化，從模型轉換的實踐探究中，展開對物理知識的應用，達到對物理規律的正確認識.

例如，我在教學高中物理選修三“歐姆定律”這一節時，設計課堂小實驗要求學生能夠進行模型的轉換，將電流表改裝成電壓表.我首先帶領學生回顧了兩表的用途及原理，學生進行比對變換后，利用半偏法測出表的內阻Rg進行記錄，與最后的改裝表進行較對.學生在將電流表改裝為電壓表時，選用了串聯電阻分壓原理(n為量程的擴大倍數).

在高中物理的教學過程中，思維轉換十分重要，轉換模型的探究方式，對培養學生思維的靈活性、創造性有明顯的作用.能夠使學生的思維在對比轉換的過程中得到鍛煉，克服思維定勢的干擾.學生主動地進行探究學習，提高思維的敏捷性.模型的轉換，也是對學生知識掌握程度的一個考查，學生只有深度內化知識，才能在具體轉換中，達到培養思維的目的.

高中物理的教學過程中，采用理想化的物理模型，來替代原本繁瑣但存在的實際事物，可使得內容變得簡潔，也使得學生能更好的抓住主要干線內容，完成探究內容.學生在這個建構理想模型的過程中完成知識的探究與學習，能夠使自己的思維能力得到有效發展，理想化物理模型的建構和實際運用，讓學生在學習的過程中做到手腦的共同開發利用.全面培養高中生的物理思維能力，對高中生物理學科核心素養的培養有很大的幫助.