初中物理教學中要培養(yǎng)學生建模思想

崔 傲

(江蘇省南京金陵中學仙林分校中學部 210000)

物理建模是一種高度抽象的思維，它要求學生必須應用宏觀的思維看待問題，找出影響物理問題的可變量和不變量，通過分析可變量對物理問題的影響，分析物理問題的規(guī)律.

一、引導學生建立模型基礎

部分教師會認為當學生分析出影響物理現(xiàn)象的規(guī)律以后，不是應當直接引導學生建立物理問題的模型了嗎？在此以前，還需要學習哪物理理模型的基礎？物理教師要意識到，建模與應用物理公式有較大的差異.當學生學會分析物理問題的因素與物理現(xiàn)象產(chǎn)生規(guī)律之間的關系以后，僅僅意味著學生可以應用現(xiàn)有的物理公式來分析這種關系，物理公式是一種前人總結出來的模型，而并非解決問題需要的模型.為了讓學生能夠針對每個具體的問題來建立模型，教師要引導學生掌握定量和定性這兩個物理問題的分析基礎.

以我引導學生思考題3為例：參看圖1，圖1的電路中有一個滑動變阻器，現(xiàn)測得其兩端電壓為9V，移動滑片后，測得其兩端電壓變化了6V，如果通過滑動變阻器的電流變化了1.5A，那么請分析以下的哪種描述是正確的？A．移動滑片前滑動變阻器接人電路的阻值是4Ω；B．移動滑片后滑動變阻器接人電路的阻值是4Ω；C．移動滑片后滑動變阻器兩端的電壓一定為3V；D．移動滑片后滑動變阻器兩端的電壓可能為15V.很多學生不能找到這一題的解題切入點.

我引導學生思考，該題探討的什么問題？學生表示該題探討的是移動滑片后給電路帶來了什么變化的問題.我讓學生思考，電路的變化與哪個公式有關？學生表示探討這一問題可應用R=U/I這一公式.我引導學生再次思考，現(xiàn)在能讓這個電路產(chǎn)生變化的因素是什么？學生表示是電阻.因為在電阻不變的前提下電壓、電流都是固定的.而電阻發(fā)生變化以后，電壓和電流兩項參數(shù)都會發(fā)生變化.我引導學生思考，滑動變阻可讓R產(chǎn)生哪種變化呢？學生經(jīng)過思考，表示可以讓電阻產(chǎn)生變大或變小這兩種變化.我引導學生結合這一思路事例建立模型的方法.學生經(jīng)過思考，發(fā)現(xiàn)建立模型的方法就是：第一，找到需要探討的物理問題，在該次的學習中，探討的是電路的變化.第二，找到影響電路變化的因素，題3雖然看似好像電壓、電阻、電流都可能讓電路發(fā)生變化，然而電壓和電流的變化都與電阻有最直接的關系，所以影響電路變化的實際因素只有一個，就是電阻的變化.第三，找到電阻可能出現(xiàn)的變化，題3中可能出現(xiàn)的就是變大或變小這兩種變化.我引導學生了解，第一和第二，是將問題定量的探討，即學生要找到探討問題的核心和建立影響問題因素的數(shù)量關系.第三是將問題定性，即定量關系的變化會帶來物理問題性質的變化，學生要結合性質的變化來探討物理問題變化的規(guī)律.

教師要讓學生了解找到需要探討的物理問題及影響問題的因素，是定量的探討，定量探討的重點是學生找到需要探討的參數(shù)，通過觀察參數(shù)的變化找到影響物理問題的關鍵因素；在完成定量探討后，學生要鎖定關鍵因素的變化，結合變化的規(guī)律對物理問題定性.學生應用了這樣的方法，就具備了基本的建模思路.

二、引導學生建立關系模型

當學生具備了建模的基礎知識以后，教師可引導學生把物理模型應用到基礎知識上，擬出物理公式，然后從物理問題探討的角度全面整合物理公式，建立物理模型.在這一環(huán)節(jié)，學生需要掌握的關鍵為如何整理公式建立模型.

由(式1)可得：1.5A(6Ω+R0)=U(電源)(式2);

并由(式1)可得：3A(1Ω+R0)=U(電源)(式3);

由(式4)可得：3A(3Ω+R0)=U(電源)(式2);

并由(式1)可得：1.5A(10Ω+R0)=U(電源)(式3);

結合以上的公式，由(式2)、(式3)分析，得電路圖2；由(式4)、(式5)分析，得電路圖3.

當學生列出對物理因素影響的公式后，教師要引導學生從可變因素與不變因素兩個角度來整合因素.第一，教師要引導學生找出一個能夠完全描述出整個物理因素的公式，這個公式抽象的公式就是基礎模型；第二，教師要引導學生把不變因素和可變因素帶入到模型中，這就整合因素的關系；第三，教師要引導學生結合已知條件來替代不變因素，然后從可變因素的角度來精確模型，使模型建立的需求能符合這個問題探討的需求，這就是物理問題的最終模型.比如在這次的學習中，學生在探討出R0這一不變因素后，需要探討出U和I的可變范圍，當找出這一范圍時，便可確立物理模型.

初中物理教師的建模教學之所以存在低效化的問題，是與教師跳過了文本閱讀、科學思維、建模基礎這三個教學，直接要求學生學習建模知識的緣故.學生具有差異性，不是每一名學生都具備這樣的宏觀思維.教師在開展建模教學時，要依該次說明的步驟循序漸進的教學，使學生能夠掌握建模思維的每一項技能，最終具備建模的能力.