高中物理教學建立物理模型的重要性和有效方法研究

【摘 要】高中物理知識抽象且復雜，部分學生感到物理學習十分困難。高考試題中，出題者往往創設新情境，聯動各知識點進行綜合性考查。教師在物理教學中應當建立物理模型，引導學生透過現象看本質，將問題直觀化、簡單化，抓住主要因素進行分析。因此，要讓學生掌握建立與應用物理模型的方法，將理論與實際相結合，在實際問題中建模，了解問題核心，排除干擾，提升學生物理學習能力，為其后續學習新知識以及正確解題打下良好基礎。

【關鍵詞】高中物理;物理模型;重要性;有效方法

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）16-0031-02

在高中物理學習中，單個物理知識點往往并不復雜，最為困難的是知識點的融合運用。在高中階段，物理教師最重要的教學任務是培養學生的思維能力和自主學習習慣，讓學生理解物理的本質，并能夠順利解決問題。因此，教師需要在教學中引入物理模型的構建，根據不同情況選擇不同類型的物理模型，讓學生熟練掌握理論知識，并從題目創設的情境中自主探索，進而加強對物理的學習與探究。

1? ?高中物理教學中建立物理模型的重要性

1.1? 簡化研究對象，便于學生理解

一些物理知識抽象難懂，其應用也非常復雜，常常有多個研究對象和初始條件，選取不同的研究對象和不同的條件，可能出現截然不同的研究結果。尤其在高中物理的學習中，學生在解題時容易陷入糾結的境地，不知道如何權衡、選取出最合適的研究對象和研究角度。模型作為物理學的研究對象，不僅高度抽象，且具有較強的代表性，如一個電子、一輛車、一個人，都可以在合適的條件下簡化為一個質點。教師在教學中滲透建立物理模型的思想，能幫助學生簡化問題，采用理想化的方式分析已知條件中的主要因素與干擾因素。

如理想化物理建模法就可以將研究對象或物理過程簡化。學習人教版高中物理必修一中的“摩擦力”一章時，會遇到車輛在各種復雜情況下行車、各階段受力不同的問題，這些問題的解決要求學生能夠分析各階段的受力情況，并畫出摩擦力方向，計算摩擦力大小。如果學生直接思考，便會被生活經驗及題目中的復雜情況擾亂思路，造成知識混淆。這時，教師應引導學生將車輛看作一個整體，忽視車輛內部駕駛員和車輪的受力情況，將車輛整體理想化地看作一個質點，對這個質點的重力、摩擦力、支撐力等展開分析，找到地面對車輛的反作用力，比對靜摩擦力與動摩擦力的定義進行判斷，從而順利得到摩擦力的大小及方向，在圖中以車輛質心作為受力點標出摩擦力方向。

1.2? 鍛煉學生物理思維能力

物理建模作為物理學習中的重要思考方法，其本質是鍛煉學生的思維能力，讓學生具備基本的物理素養。在物理教學中建立物理模型，是為了讓學生通過學習物理建模的方法，形成透過現象看本質的能力，并在生活中也能透過現象思考其中蘊含的物理知識，用物理思維看待問題，將物理知識內化。教師應當引導學生自主建模，思考選用何種方式建模、如何建模，這一過程是學生獨立思考分析、創新方法的過程，在這一過程中，學生能不斷提升自身的物理思維能力[1]。

同樣以上文提到的分析車輛摩擦力為例。理想化物理建模是最佳建模方法，但學生也可以自行嘗試科學抽象法建模。將車輛從行駛路面隔離開，忽視地面對車輛的影響，此時車輛僅存在重力和行駛方向上的合力。有了路面支持后，則存在路面對車輛的支持力及由此產生的摩擦力。這樣學生就更能夠理解路面的摩擦系數與支持力的本質，以及二者對車輛所受摩擦力大小和方向的影響。在這一過程中，學生能發現，對于這種題型，科學抽象法不如理想法實用，將車輛整體看作一個質點是最便捷的建模分析方法。學生能自我總結經驗與技巧，在日后遇到類似情況時能夠選擇高效、實用的建模方法。

2? ?高中物理教學中建立物理模型的有效方法

2.1? 挖掘生活素材，引入物理建模思想

物理來源于生活，也應用于生活。教師在課前備課時，首先要深入分析教材的理論知識與例題，找出與物理建模緊密關聯的生活素材，并歸納整理。接著，教師要合理制定教學計劃和教學內容，考慮什么樣的生活素材最能夠被學生接受和理解且最適合作為例題引入物理建模方法。教師還應結合高中生的年齡特點與性格特征，選取既能夠激發學生學習興趣，又能夠與理論知識講解緊密聯系的素材。此外，教師要預設學生的課堂反應，根據實際情況及時調整教學策略，以達到更好的課堂教學效果，寓教于學，培養學生物理建模思想。

學生從小就接觸光與光線，對光的折射、反射現象非常熟悉，也能夠熟練地運用相關知識，如有些學生經常會用鏡子將陽光折射至教室天花板。在學習光的波動相關知識時，教師應當抓住這一點，自然地引入生活中光的現象，讓學生對光的波動性、光具有粒子性產生更深刻的認識。學習微觀粒子時，教師可以利用類比的思想，構建起微觀粒子與光之間的聯系，為后續物質波模型的學習打下基礎。

2.2? 及時鞏固強化，總結技巧經驗

一味地學習新知識而不注重復習鞏固，容易導致學生只記得剛學過的內容，而忘記之前所學過的知識。所以，教師應當認真設計作業的形式與內容，合理布置家庭作業。

內容上，作業既要盡可能地讓學生鞏固所學物理知識，考查學生對所學知識的掌握情況，又要讓學生不斷使用學過的物理建模方法，鞏固對物理建模方法的應用。學生在不斷練習中，能夠根據不同題目建立物理模型，找到自己應用不熟練的地方，并及時尋求指導。同時，學生也能夠找尋一些規律，總結出適合自己的建模技巧和經驗。形式上，教師應當突破傳統練習題形式，創新作業形式，如小組合作、調研報告等形式，讓學生能鞏固所學知識以及物理建模方法。

2.3? 鼓勵學生自主創新建模方法

教師應鼓勵學生積極創新，探尋新型的建模方法，營造輕松、友好的課堂氛圍，提升學生的學習體驗。對同一種題型，有時可以采取多種物理建模方式進行簡化，這時教師不應當直接告訴學生最優的建模方式，可讓學生以4—6人為一組，開展小組討論。讓學生提出自己認為最合適的建模方法，從而產生不同思維的碰撞，讓學生在彼此的交流溝通中得出最優建模方式。在這個過程中，甚至可能會出現比教師所選擇的建模方法更加優秀、便捷的建模思想。再由教師帶領全班學生集體討論，盡可能地鍛煉學生的自主創新能力。

2.4? 注重實踐與遷移能力

一切理論知識和物理建模方法都需要投入實踐，教師也應培養學生的知識遷移能力。如在學習“平拋運動”時，由于這部分知識相對簡單，學生能夠迅速掌握。進入人教版高中物理選修3“帶電粒子在勻強磁場中的運動”的學習時，教師應當運用等效替代的建模思想，讓學生將平拋運動相關知識遷移至“磁場”學習中，將帶電粒子的運動等效替換為平拋運動，從而簡化新知識，提升學習效率。

3? ?高中物理教學中建立物理模型的注意事項

3.1? 物理模型的建立應遵循合理性原則

教師在教學中引入物理建模方法時，一定要注意合理性原則。盡管高中生的心理、生理都相對成熟，但其思維方式與教師還是存在一定差異[2]。同時，新時代的學生對新鮮事物充滿好奇，會積極討論特別感興趣的內容，可能會導致課堂秩序混亂、課堂重點偏移，打亂教師的教學計劃，影響教學進度。

教師還需要換位思考，從學生的角度出發，建立既符合教學要求，又能保證教學質量的模型，使學生跟隨教師的引導學習核心知識。此外，教師也要注意物理模型的建立是一種輔助教學的方式，而不是教學重點。教師在課堂中不能花費過多時間用于建立物理模型，否則會忽視對教學重難點內容的系統性講解，導致本末倒置。

3.2? 打破思維定勢，學習知識本質

雖然利用物理建模思想學習物理知識有很多好處，但是建立物理模型并不是學習物理的唯一方法，一味地注重物理建模可能使學生形成思維定勢，在解題時過分追求物理模型的構建，或是看到類似情況，不加思考地直接套入物理模型，而忽視題目細節或創新處，出現不必要的錯誤。這樣不僅難以發揮物理建模的作用，反而限制學生的思維，導致學生在遇見全新情境時，容易陷入死板建模的思維定勢，缺乏獨立思考的能力與創新意識。

教師和學生都需要明確，引入物理建模的本質是為更好地幫助學生理解復雜多變的物理知識，鍛煉學生的物理思維能力。物理學習的本質是掌握并在生活中運用知識，教師應當引導學生思考，鼓勵學生學以致用。

總之，高中物理學習有一定難度，教師需要采用合理的教學方法，以達到良好的教學效果。在教學中引入物理建模思想，可幫助學生理解并掌握所學的知識，簡化復雜條件，排除干擾項，直擊問題核心。教師要利用教學各環節展開物理建模思想教學，提高教學質量，讓學生學會建模，形成基本的物理思維和知識體系，為今后的學習、生活、工作打下堅實的基礎。

【參考文獻】

[1]張燈紅.淺談高中生物理建模能力的培養策略[J].文存閱刊，2020（8）.

[2]張啟杰.基于問題解決下高中物理模型教學的實踐分析[J].考試周刊，2020（55）.

【作者簡介】

趙瑞（1978～），女，漢族，安徽宿州人，本科，中學一級教師。研究方向：高中物理教學。