高中物理模型教學及學生建模能力的培養

袁素芳

摘要：現代教育背景下，在高中物理課程標準中，講解了關于增強高中學生使用物理建模的意識以及增強學生處理實際問題的必要性和重要意義，在考試大綱中對于高中物理課程的規定標準包括引導學生能夠做到的是能夠自主的建立物理模型，并且增強學生們的分析能力以便能夠解決企業在在發展過程中遇到的問題的必要性。由此可知，在高中的物理教育階段，就要培養學生們應用物理模型解決實際問題的能力，分析問題的能力，而這對加強學生們的科學素養發揮著重要作用。為此本文主要探討了培養高中生建模能力的具體策略。

關鍵詞：高中物理;模型教學;建模能力;培養策略

高一是培養學生抽象思維的關鍵時期，是促進學生科學思維發展的黃金時期，也是發展學生核心素養的重要時期。如果教師在這個時期能夠把握住學生的心理特點，在實際教學中，教師可以將模型教學更加顯性化，提升學生關于物理模型基礎知識的儲備，設計具有吸引力的物理情境，激發學生自主建模的能動性，增加原始物理問題教學，促進學生利用物理模型解決問題的意識，提升學生解決實際問題的能力等。結合科學的教學策略，相信會有效地培養學生建模能力和問題解決的能力。

1 抓住本質，建立模型

物理建模實際上就是把一些物理中的現象以及物理的過程內部包含的一些次要的因素忽略，然后將其中的內在特征抓住，并以此為基礎去探究當中的規律。這個過程對物理的建模非常重要。在該步驟中，教師應該充分體現其引導者的特性，使學生能夠具有全局的思維方式。以學生內在的認知作為起點，從而使學生能夠一步步抓住關鍵、丟掉次要的因素，要以科學的方法對研究的對象或過程進行分析和總結。例如：綜合考慮到學生思維方式，引導其對這個過程進行全面的觀察和認真細致的分析，在這一過程中學生應仔細解析物體受力特點以及運動特性，如兩個輕重不一的物體從同一高度靜止同時下落，作用過程中只受重力作用，對其他的影響因素忽略不計，比如物體本身的大小，形狀以及在下落時受到了來自空氣的阻力。對物體的物理過程進行關注，探究其本質的特征并進行思維的抽象，即物體靜止下落，只受重力，忽略空氣阻力，可以 建立出物理模型。

2 確定教學目標以及重難點

教學目標對于處理教學內容，選擇適當的教學方法都具有指導性的作用，在編寫教學設計時應該慎重考慮。基于模型建構的教學設計的教學目標應該能明確反映物理模型的內涵以及建模方法，符合課程標準對于學生建模水平的劃分，同時還要有效指導模型教學，培養學生的建模能力。

建模能力作為科學思維方式之一和物理學科核心素養所要求的必備能力之一，因此，在制定模型教學的教學目標時，應該深入挖掘和開發具體知識中所包含的物理模型的內涵，使得教學目標能充分體現建模思想，將模型思維落到實處，將物理學科核心素養蘊含其中，促使學生的建模能力得到長遠發展。

3 綜合應用思維方法，建立正確物理模型

思維方法包括抽象思維和形象思維、抽象和概括以及理想化方法。思維的方式主要有抽象和形象這兩種。物理模型在發展過程中需要抽象的思維也需要形象的思維。兩者不可或缺。比如質點，理想的氣體，剛體，彈簧的振子以及點電荷這些都是比較重視主要的因素，主要使用了抽象和概括，分析和綜合以及對比和等效這些思維的方法對物理的模型進行構建。比如對摩擦力以及彈簧的質量忽略不計的彈簧振子模型;對分子的大小和相互作用進行忽略的地理想氣體的模型;法拉第提出的電場線和磁感線的模型以及哥白尼日心說的天體模型和盧瑟福的核式結構模型都是科學家們對思維的方式散發后總結出的比較簡潔且生動的模型。

抽象以及概括是為了找出物理問題中的本質，必須抽出次要因素，留下本質因素，，對事物具有的共同的屬性進行歸納和總結，建構物理模型。這個方法就是抽象和概括。比如對兩個靜止狀態的帶電體具有的靜電力進行研究時，能夠影響的因素非常多，但如果其本身限度比較小，帶電體的大小，形狀以及電荷的分布這些因素，對我們所討論的問題影響甚小，可忽略不計，把帶電的例子看成一個只有電的幾何點，就是點電荷。理想化方法。該方法是，以具有真實性的實驗和理論作為基礎，發揮自己的想象力，把重點放在主要的矛盾上，忽略次要的因素，用使用邏輯的推理，對實驗的條件和研究的對象進行理想化以及純化的轉變，并在思想方面構建一個新的思維方式。比如伽利略通過對斜面的小車進行理想實驗總結出了慣性的定律;牛頓則對衛星進行了研究;愛因斯坦根據理想的火車閃電實驗，發現了相對性的原理，創建了狹義上的相對論，有結合愛因斯坦的實驗，推廣等效原理，建立了廣義相對論。

4 綜合評價，優化教學過程

教學評價環節是對于教學計劃實踐效果的終極檢驗，是優化和完善教學計劃的有效手段，因此，教師在制定教學計劃時需要考慮如何評價，評價方式以及評價對象。

為了提高教學評價的有效性，一般需要從“教”和“學”的兩個角度來對一個教學設計展開全面的評價。對教師“教”的評價可以促進教師對于教學設計的內容和活動安排提出建設性的改進意見，提高教師專業素養和教學實踐能力。對學生“學”的評價可以及時幫助學生發現問題，掌握學生的學習情況以便幫助學生有針對性的做出學習態度以及學習方法上的改變。同時，建議教師可以采用多元化的評價方式，舍棄“一考定終身”的評價方式，因為，模型建構的教學設計出發點在于學生建模能力的培養，建模方法的掌握以及核心素養的發展。

5 結束語

綜上所述，學生建模能力的培養不是一蹴而就的事業，在短時間內很難看到非常顯著的效果，因此教師應當在日常教學中重視對學生建模能力的培養，為其營造一個良好的學習氛圍。

參考文獻：

[1]楊博聞，段旭朝.關注原始物理問題?培養學生建模能力[J].中學物理教學參考，2020，49（12）：2-3.