初中物理模型教學存在的問題及對策

周武元

（甘肅省武威第十三中學，甘肅武威 733000）

物理模型是研究物理問題、探討物理本質的重要方法。在初中物理學習中，可借助物理模型將物理研究對象、物理過程進行簡化處理，便于學生在物理模型的輔助下，對物理本質進行理解，切實掌握物理問題的解決方法。因此，基于初中物理學科的特點，要幫助學生更好地掌握物理基礎知識、物理主干知識、物理規律等，靈活運用物理模型，使學生在物理模型的輔助下，實現物理知識的高效學習，真正滿足學科素養下的教學目標。

一、初中物理模型教學現狀

（一）學生建模物理模型時缺乏明確的思路

因為學生建模物理模型時缺乏明確的思路，難以抓住問題的本質。制作物理模型的最終目的就是解決問題。學生在物理建模時，常常難以抓住物理問題的本質，無法厘清物理問題中的主要問題、干擾因素等。在這種情況下，學生在解決物理問題時，雖然能夠很快建設出基礎模型，但在對其進行組合、重演，使其成為復雜模型時，也出現了能力欠缺的現象，致使初中物理模型教學演變成為了建模而建模。究其主要原因，就是學生在物理建模學習時，無法精準把握問題的本質。

（二）初中生的建模意識薄弱

在課堂教學實踐中，多數學生在物理學習中常常是讀完問題之后，就直接寫公式，并逐漸進入到問題解決的過程中。只有很少一部分學生在讀完問題之后，會將示意圖畫出來，或者據此構建模物理模型。這一現象足以表明當前學生的建模意識薄弱。這種情況下致使學生在解決問題的時候，常常一遍又一遍地涂改公式，甚至出現了一定的錯誤。不僅嚴重浪費了課堂時間、精力，還制約了學生的物理問題解決效果。

（三）無法精準把握物理模型特點

基于物理建模的特點，學生在構建物理模型之前，唯有精準地把握物理模型的特點，才能確保物理建模的順利開展，才能避免構建出錯誤的模型。但在調查中發現，當前初中生在構建物理模型時，由于沒有精準把握物理模型的特點，致使其在構建模型時頻頻出現錯誤。具體體現為：在二力平衡的問題中，部分學生在構建物理模型時，由于沒有真正把握物理模型的特點，致使其在構建模型時選擇了相反方向兩個力的思路，忽視了力是否在同一直線上。不僅沒有發揮物理模型的價值，還影響了學生的思維發展。

（四）學生沒有形成規范化的物理建模思路

在調查中發現，當前初中生構建的物理模型出現了五花八門的現象。有的學生構建出來的物理模型沒有提到忽略的因素，直接進入模型分析中；還有的學生構建的物理模型出現了“東一下西一下”的現象，一會兒描述此物理現象，一會兒又跳到另一個物理現象中。導致出現這一現狀的主要原因，就是學生在以往的學習中尚未形成規范化的物理建模思路，致使其在物理建模時，不明白需要解決的問題，也不明確需要先分析什么、后分析什么，或者前一階段需要建立什么模型，后一階段則應對其進行狀態分析。這種混亂的思維嚴重制約了學生的物理建模能力。

（五）學生模型圖示化能力弱

在課堂調查中發現，部分學生在物理學習時雖然已經具備了一定的物理模型意識，且學生也非常喜歡運用物理模型解決問題，但在實際學習中，由于自身的制圖水平比較低，尤其是在“并聯電路”等相關問題中，學生做出來的模型圖常常存在不夠規范、不夠嚴謹等諸多問題。基于此，會導致學生在解題時出現條件缺失的現象，嚴重制約了學生的問題解決效率。

二、初中物理模型教學優化路徑

（一）物理模型教學的課堂導入

課堂導入雖然只有短暫的幾分鐘，但卻奠定了一節課的基調，直接影響課堂教學質量。初中物理教師在優化物理模型教學時亦不例外，需要從以下幾個方面進行優化和改進。

1.演示情境，為物理建模提供表象支持。學生對物理模型的認知，直接影響物理模型的構建效果。通常，學生對物理模型的認識越充分，在物理建模的時候才會更精準、高效，才能保證物理模型分析、推理的順利開展。初中物理教師在優化物理模型教學時，應以“學生對模型的認知”作為切入點，積極開展演示教學，真正實現化無形為有形、化抽象為具體，使學生在“手、腦、眼、耳”的并用中，對物理模型形成深刻的認知。一方面，基于物理學科的特點，教師在日常課堂教學中應積極開展演示實驗，促使學生在“親眼目睹”中形成更加直觀的感受；另一方面，針對一些物理演示實驗，可借助多媒體的方式進行模擬使學生在直觀的演示中，對物理模型的構建形成更加全面、深刻的認識。

2.貼近學生的生活經驗構建模型。物理學科與實際生活密切相關，在日常生活中處處能夠發現物理現象。在初中物理課堂教學中，如果能夠立足于物理知識與實際生活的內在聯系，將學生實際生活中遇到的物理現象轉化成物理問題。之后，引導學生從中找出潛在的、隱含的物理條件，進而為物理建模奠定堅實的基礎。如此一來，通過實際生活元素的融合，不僅激發了學生的物理模型建構興趣，也促使學生在生活經驗中明確物理建模的適用條件、適用范圍等，更好地理解物理模型的內涵，進而逐漸提升自身的物理模型應用能力。

3.在類比中提前洞悉模型特點。在初中物理教學中，類比推理是解決實際問題的最佳手段。基于初中物理的學科特點，學生在對抽象物理概念的理解中，常常面臨著較大的困難。面對這一現狀，可以借助類比的方法，將未知的事物進行轉化，使學生在已知事物的引導下，更好地理解物理概念、物理規律。同時，在類比的過程中，學生也可以立足于兩種事物的共同點，感知本節課將要建立的物理模型特點，進而使其對物理模型產生良好的感性體驗。

（二）物理模型教學的推進

在初中物理教學中，為了優化物理模型教學的有效性，還應結合物理課堂教學實踐，豐富課堂教學手段，不斷推進物理模型教學的有效性。

1.豐富教學方式，活躍學生思維。在新課程背景下，為了達到既定的教學目標，必須要突破傳統教學手段的限制，結合不同的教學內容、教學時限等，選擇多樣化的課堂教學模式。在這一過程中，由于學生之間存在顯著的差異性，如知識背景不同、能力傾向不同、經驗積累有所差異、個性風格不同等，教師唯有緊扣教學內容、教學目的，結合當前初中生的認知發展水平、身心發展狀況，以及學校現有的教學設備等，選擇恰當的教學手段。為了真正喚醒初中生的建模意識，促使其在學習中逐漸提升自身的建模能力，必須要按照上述的原則，結合物理教學內容，借助多樣化的手段促進物理模型教學。

2.在合作交流中優化物理建模。基于初中物理模型教學的內涵，教師在日常教學時還應靈活借助小組合作的學習模式，引導學生在互動交流的過程中將不同視角的建模思路進行聚合，便于學生更好地開展物理建模。與傳統的物理課堂教學模式相比，小組合學習模式基于合作，借助小組的方式，引導學生在小組成員之間的溝通、分享中產生共鳴，最終形成更加明晰的物理模型思路。同時，學生在分享的過程中，也吸取了他人的優點，并且了解自身存在的缺點，真正完善和改進了自身的物理模型。此外，學生在合作交流的過程中，通過總結反思等，也開闊了自身的思維，強化了自身的質疑能力、創新意識等，真正促進了物理學科素養的落實。

3.以問題為導向，領悟物理建模方法。初中學生在日常的物理建模中，常常是無意識地選擇某一種方法，但這都屬于學生的經驗性，學生尚未真正掌握物理建模的手段。面對這一現狀，初中物理教師在日常教學中必須立足于物理建模的內涵，借助某一個物理問題、某一個物理實驗，對學生進行引導和啟發，使學生在問題思考、探究的過程中，逐漸領悟不同物理模型的建構方法。在這一過程中，還應指導學生明確每一個物理模型使用的條件。只有做到這一點，學生才能在日后的學習中精準選擇物理模型的構建方法，確保物理模型的規范性、準確性。可以說，通過對問題的引導，學生在反復的訓練中，就會逐漸掌握物理模型的建構方法，并在物理模型建構中推動自身的科學思維能力，促進物理學科素養的有效落實。

4.對學生進行圖示訓練。在初中物理模型教學中，包括運動過程圖、受力分析圖、物態變化圖在內的圖形表征工具，對物理模型、物理過程的描述起到了十分重要的作用。在日常的初中物理教學中，學生很難從物理情境中將物理模型構建出來，主要是因為物理模型構建時學生必須要對系統進行明確的研究，排除其中的無關、干擾因素。這些則需要復雜的技術進行支持。圖形表征工具就是學生構建物理模型中應該具備的技能。基于此，初中物理教師在開展課堂教學時，應加強對學生的圖示訓練，促使學生在圖示訓練中掌握圖形表征工具，以便在物理模型教學時借助圖形表征，采用層層遞進、抽絲剝繭的方式進行分析，最終在特定的問題情境中構建新的模型。

（三）鞏固物理模型教學

為了真正提升初中物理模型教學的效果，在完成物理模型課堂教學后，還應從以下三方面鞏固物理模型教學。

1.依據問題邏輯，明確物理建模步驟。初中生在日常的學習中，由于思維缺乏規范化、程序化，在遇到物理問題、構建模型的時候，常常會出現思路不清晰、不知所措等現象。面對這一現狀，在鞏固物理模型教學時，可以靈活借助探究式的教學模式，引導學生在探究問題的引導下，逐漸形成探究式的思維程序，最終形成規范的模型構建思維。具體來說，教師可充分結合問題的邏輯關系，給學生設計解題程序，使其在探究中明白：在對某一個物理問題進行探究時，應該先干什么，需要如何收集條件、中和篩選條件、怎樣建構物理模型，最終形成規范化的物理建模思維模式。

2.設置問題陷阱，明晰問題本質，以便學生正確使用物理模型。在具體的課堂教學中，“問題陷阱”也屬于一種非常有價值的教育資源，可促使學生在“問題陷阱”中“吃一塹長一智”。尤其是初中生在日常學習中，由于長期被束縛在大量的練習中，使得學生在學習中逐漸形成了一定的思維慣性。這種思維慣性是一把“雙刃劍”，雖然能夠幫助學生深化、鞏固知識，但也極容易導致學生在建構模型時忽視問題的細節，最終導致其構建出錯誤的模型。基于此，初中物理教師在鞏固物理模型教學時，可以結合教學內容，給學生設計一些“似是而非”的問題，使學生在學習中體驗“陷入陷阱—疑惑不解—走出誤區—檢驗真知”的過程。在這一過程中，學生也實現了認知的突破，并加深了對物理概念、物理知識的深度剖析，使其能結合物理問題的本質正確使用物理模型。

3.借助例題變式，活化學生思維。在初中的物理教學中，主要是借助不同的形式，靈活講解各類物理模型，幫助學生在日常學習中打破定式思維的束縛，以免學生在學習中形成呆板的習慣。初中物理教師在開展課堂教學時，可借助變式訓練的方式，將同一個物理模型進行轉變，使其有不同的呈現形式。之后，引領學生從多個角度進行思考和分析，促使學生在課后例題變式訓練的過程中，對物理模型的內涵形成更加深刻的理解，并循序漸進地提升自身的物理建模能力。具體來說，在物理例題的變式訓練中，教師可先將基礎、常見的物理問題呈現出來，引導學生結合所學的知識，構建物理模型并進行解答；接著，改變原有題目中的初始條件，引導學生在新的條件下重新建立模型；之后，指導學生立足于原來的物理模型基礎，對題目中所求的問題進行改變，重新建立物理模型；最后，將物理題目中的研究對象、系統變更為更具有相似性的對象、系統，再次指導學生建立物理模型。如此，學生在變式訓練的過程中，活躍了物理建模思路，循序漸進地提升了自身的物理建模水平。

綜上所述，加強初中物理建模教學，強化初中生的物理建模意識，提升其物理建模能力，是提升初中物理課堂教學質量、促進物理學科素養落實的關鍵。唯有立足于當前初中生物理模型教學中存在的諸多問題，結合物理模型的內涵，分別從課前導入、課堂教學、鞏固和提升三個方面進行優化和改進，才能不斷提升初中物理模型教學的有效性。