淺析在物理核心素養(yǎng)視角下如何實(shí)施培養(yǎng)學(xué)生物理建模能力

李忠新

摘要：構(gòu)建物理模型與教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合是物理教師高效課堂實(shí)施的重要途徑。構(gòu)建物理模型與教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合不僅可以改變教師的單向教學(xué)，而且還可以將教師的歌唱獨(dú)白轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生全身的積極參與，以及可以使學(xué)生從“要我學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔蚁雽W(xué)習(xí)”，這極大地調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，因此，教師在教育教學(xué)時(shí)培養(yǎng)學(xué)生物理建模的能力就顯得至關(guān)重要。除了將物理問題化難為易，也能把理論和實(shí)際相互聯(lián)系起來，同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生的思維建模與應(yīng)用創(chuàng)新能力，對學(xué)生和教師都是一種提升。

關(guān)鍵詞：構(gòu)建物理模型;物理過程;物理問題;思維能力

建立物理模型是一個(gè)對物理概念或物理實(shí)際問題進(jìn)行抽象形成的過程，因?yàn)樗形锢砟Ｐ偷慕⒍加幸欢ǖ木唧w應(yīng)用條件和靈活的使用范圍，所以在學(xué)習(xí)和應(yīng)用時(shí)，一定要引導(dǎo)學(xué)生弄明白物理模型的應(yīng)用條件，再根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用。高中物理問題經(jīng)常可以歸為這樣一句話：處在某物理運(yùn)動狀態(tài)或者某物理運(yùn)動過程中的某物理對應(yīng)對象在某物理?xiàng)l件下的具體問題。接下來，我們來淺談一下物理建模法在課堂教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用問題。

一、什么是物理模型？

所謂物理模型構(gòu)建就是忽略次要要素，抓住主要因素構(gòu)建起一種理想化及高度抽象具體化的物理過程或理想實(shí)體。如果教師在物理教育教學(xué)中想提升每一個(gè)孩子的物理建模實(shí)踐能力，教師就需要將平日里抽象化的物理概念過程進(jìn)行整合舉例形象具體化，將繁瑣的物理難題進(jìn)行整改簡單具體化。

二、為什么要建立物理模型？

為了更加直觀具體形象、在平日里我們處理抽象繁雜問題時(shí)，經(jīng)常需要把繁瑣的實(shí)例情況轉(zhuǎn)變成相對學(xué)生容易接受的簡單具體的物理情景再現(xiàn)，從而可以形成一定經(jīng)驗(yàn)價(jià)值規(guī)律的問題進(jìn)行遵循，這樣做我們也就建立起了簡單的物理模型。一般來說，高中學(xué)習(xí)的物理模型構(gòu)建可以分為直接模型和間接模型兩種。教師在課堂物理教育教學(xué)中把具體形象的情景描述直接植入在學(xué)生的大腦中進(jìn)而形成時(shí)空圖象，我們就可以稱為課堂直接模型的嵌入。學(xué)生在處理物理練習(xí)題研究傳統(tǒng)對象，比如分析某物體受力可以看做質(zhì)點(diǎn)的小球、物塊、斜面等。質(zhì)點(diǎn)不考慮物體本身的形狀和大小，并把質(zhì)量看作集中在一點(diǎn)時(shí)，就將這種物體看成“質(zhì)點(diǎn)”，即只有m沒有l(wèi)和v的點(diǎn)。我們在研究物理受力分析時(shí)用質(zhì)點(diǎn)代替整個(gè)物體，不用考慮整個(gè)物體各點(diǎn)間狀態(tài)的差異，這就是整合后在力學(xué)中經(jīng)過科學(xué)抽象得到的物理概念理想化模型。教師在課堂物理教育教學(xué)中把物理情景的描述之后不太能夠直接地在學(xué)生腦海中呈現(xiàn)時(shí)空具體圖象，而是再一次經(jīng)過數(shù)學(xué)思維整合加工后形成的時(shí)空具體圖象，我們就可以稱為間接物理模型。通過對物理學(xué)的學(xué)習(xí)，可以發(fā)現(xiàn)一些物理題較為復(fù)雜，同時(shí)內(nèi)容闡述的也較為抽象，如果教師合理地引導(dǎo)學(xué)生建立物理形象模型，那么就能夠幫助學(xué)生在課堂里將繁雜瑣碎的物理問題進(jìn)行簡單具體化，這樣也能夠幫助學(xué)生更好地理解汲取新知識，使抽象有難度的物理問題具體形象化。而物理模型具有如下幾種分類：

（1）實(shí)物模型。運(yùn)動學(xué)當(dāng)中的小物塊質(zhì)點(diǎn)和輕繩模型;電磁學(xué)當(dāng)中法拉第提出的磁感線。

（2）過程模型。在我們研究機(jī)械運(yùn)動時(shí)，比如教材上的自由落體，勻速直線運(yùn)動，豎直上拋，平拋運(yùn)動所有的不計(jì)摩擦等。

（3）狀態(tài)模型。求解小球在某一時(shí)刻的動能，動量等。再比如研究原子物理時(shí)，原子所處的定態(tài)軌道，能級躍遷問題，小球在做圓周運(yùn)動中通過最高點(diǎn)的臨界條件問題等都屬于狀態(tài)模型。

三、如何培養(yǎng)學(xué)生的建模能力？

1.課改后，教師應(yīng)當(dāng)充分利用新教材，加強(qiáng)學(xué)生們的物理建模意識，提升學(xué)生在課堂中物理思維的運(yùn)用，并進(jìn)一步提生學(xué)生們的物理建模的實(shí)際應(yīng)用能力。同時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生感知物理探究未知事物過程的興趣，體驗(yàn)物理解題實(shí)用化和模型化，加強(qiáng)拓展學(xué)生學(xué)以致用的創(chuàng)新思維。

2.教師應(yīng)引導(dǎo)提升學(xué)生閱讀理解的興趣，挖掘建模知識。我們深知學(xué)生的閱讀理解能力是實(shí)現(xiàn)物理思維轉(zhuǎn)化的前提，每一個(gè)實(shí)際問題都會創(chuàng)設(shè)一個(gè)時(shí)代背景，甚至還會針對當(dāng)今科學(xué)技術(shù)前沿的具體實(shí)例的應(yīng)用......

3.豐富生活閱歷，開發(fā)學(xué)生的建模潛能有人說：“能否對模型結(jié)果作出細(xì)致、精當(dāng)?shù)姆治?.....”

物理分析模型的構(gòu)建并非依靠涵義的論述及語言的闡明便可以解決的，循序漸進(jìn)式的物理思維的學(xué)習(xí)提升，最終能讓學(xué)生在潛移默化中建立起物理分析模型，并能受到物理思維方法的教育去實(shí)際應(yīng)用物理模型。

同時(shí)也培養(yǎng)孩子們剖析與綜合、同化與比較、抽象與歸納、類比與推理、替代與等效等諸多方法，以此來完善孩子們思維的質(zhì)量。然而，對于物理模型的建立過程，是一個(gè)比較難的過程，學(xué)生在應(yīng)用模型去解題時(shí)，應(yīng)該平時(shí)多注意積累，而一線物理教師可以在課堂中多講解一些物理模型解題的具體方法，聯(lián)系已有知識的結(jié)合信息去解題，化繁為簡，靈活運(yùn)用，建立物理模型，并且?guī)ьI(lǐng)學(xué)生親自去嘗試體驗(yàn)，讓學(xué)生親身體會物理模型的建立對于物理學(xué)習(xí)解題的重要性。

綜上所述我們可以知道：如果建立了合理的物理模型，那么在應(yīng)用其解決問題就可以將問題達(dá)到簡單化的目的，使得物理的學(xué)習(xí)得心應(yīng)手。總的來說，物理的學(xué)習(xí)需要各種方法和技巧，但是建立合理的物理模型進(jìn)行解題是一種快速有效的方法，學(xué)生不僅可以將知識進(jìn)行了理解和掌握，同時(shí)也學(xué)會了進(jìn)行舉一反三觸類旁通的學(xué)習(xí)方法，并且也給自己增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自信心。物理模型的建立，簡化問題的同時(shí)也提高了學(xué)生的思維分析解決問題的能力。所以，在高中的物理教學(xué)過程中，物理建模是一種提升學(xué)生成績行之有效的方法，各位一線教師可以嘗試著手去實(shí)踐應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）解讀》，主編 廖伯琴 張大昌，湖北教育出版社，2004.

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[3]《新課程理念與初中課堂教學(xué)行動策略》關(guān)文信主編.