物理模型在教學(xué)中的作用

“模型”一詞，在西文中源于拉丁文的modulus，意思是尺度、樣本、標準。錢學(xué)森給模型下了這樣的定義:“模型就是通過對問題現(xiàn)象的分解，利用我們考慮得來的原理，吸收一切主要的因素，略去一切不主要的因素，所創(chuàng)造出來的一幅圖畫……”

物理模型是指:物理學(xué)所分析的、研究的實際問題往往很復(fù)雜，為了便于著手分析與研究，物理學(xué)中常常采用“簡化”的方法，對實際問題進行科學(xué)抽象的處理，保留主要因素，略去次要因素，得出一種能反映原物本質(zhì)特性的理想物質(zhì)(過程)或暇想結(jié)構(gòu)，這種理想物質(zhì)(過程)或假想結(jié)構(gòu)稱之為“物理模型”。

對高中學(xué)生一個問題的回答統(tǒng)計:

問題:當你聽到“大象”這個詞時，首先在頭腦中出現(xiàn)的是()。

A.漢語詞匯:大象

B.英語詞匯:elephant

C.大象的圖像

回答者中近95%選擇的是C.大象的圖像。這雖然是對一個與物理無關(guān)問題的回答，但它激發(fā)我們這樣一個啟發(fā)和推斷:物理知識是否是在我們頭腦中是先成像再應(yīng)用的?物理學(xué)習中的記憶與再現(xiàn)、判斷與推理、應(yīng)用與遷移是通過模型與圖景這樣一個媒介來完成的?

2002年教育部頒布的中學(xué)《物理教學(xué)大綱》明確指出:“在物理教學(xué)過程中，應(yīng)該通過概念的形成、規(guī)律的得出，模型的建立、知識的應(yīng)用及培養(yǎng)學(xué)生的分析、概括、抽象、推理、想象等思維能力。”因此物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中的重要意義在于:學(xué)生通過對物理模型的認識，可以使抽象、復(fù)雜的物理問題形象化、具體化，便于學(xué)生對物理知識的學(xué)習。同時，物理模型的建立過程，使學(xué)生認識到處理問題時，要抓住事物的主要矛盾，從而樹立起正確的辯證唯物主義的認識論。

物理模型教學(xué)的作用主要表現(xiàn)為以下幾點。

1.課程改革的需要

課改的一對矛盾是豐富的教學(xué)內(nèi)容與減少的教學(xué)時間的矛盾，新教材加強了點面結(jié)合，點上主干知識明確，基礎(chǔ)知識基本規(guī)律一個都不少，面上增加了許多聯(lián)系生產(chǎn)生活的實際問題和高新科技內(nèi)容。一改舊教材高度抽象理想化的情景與問題，使物理知識更貼近實際，學(xué)生學(xué)習物理倍感親切。同時豐富了課程形式，引入了研究性學(xué)習、探索性活動課等。如何讓學(xué)生在較少的課時內(nèi)掌握更豐富的物理知識，物理模型的教學(xué)不失為一種有效方法。抓物理模型的教學(xué)，將最基礎(chǔ)最典型的物理知識、物理問題介紹給學(xué)生，并通過建立物理模型，將研究方法也展示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生思考、感悟以至升華。

2.高考改革的需要

高考改革總趨勢是由知識立意轉(zhuǎn)為能力立意，試題內(nèi)容源于生產(chǎn)生活實際，許多試題的主干知識，就是最新的前沿科技成果，如諾貝爾獎，宇宙演化等。這些知識在題干中都以大量文字敘述，形成“信息給予題”這種新題型。這樣的試題，本著高起點低落點，重能力淡知識，要求學(xué)生能從大量文字中，攝取有效信息，然后轉(zhuǎn)換成物理模型，從而解決問題，建模能力得到空前的重視和展示。如果缺乏這種能力，面對這洋洋灑灑幾百個字的題目，學(xué)生抓不住有效信息，建立不起恰當?shù)哪Ｐ停忸}就無從談起。

例(2009年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試.理科綜合能力測試，第19題):天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)了太陽系外的一顆行星。這顆行星的體積是地球的4.7倍，質(zhì)量是地球的25倍，已知某一近地衛(wèi)星繞地球運動的周期約為1.4小時，3.知識遷移創(chuàng)新學(xué)習的需要

物理模型來源于實踐，形成理論，又反作用于實踐，具有前瞻性。物理模型作為物理基本知識單元，是掌握基本物理知識的基礎(chǔ)，也是組成綜合問題的基礎(chǔ)。創(chuàng)新學(xué)習，從某種意義上講，就是要打破原有的知識結(jié)構(gòu)，對原有知識進行重新組合。重組的過程就是知識遷移的過程，就是同化的過程。在學(xué)習過程中，我們要不斷發(fā)現(xiàn)原有物理模型的缺陷，在同化原有知識結(jié)構(gòu)的同時，打破這個平衡，使之順應(yīng)新模式，建立新的物理模型。

建構(gòu)主義學(xué)習理論認為，知識不完全是通過教師傳授獲得的，而是學(xué)習者在一定的情境下通過意義建構(gòu)的方式獲得的;現(xiàn)代認知心理學(xué)認為，長時記憶中的信息不能提取或提取失敗的原因是失去了有助于回憶的編碼線索，或者在貯存時沒有適當編碼。物理模型教學(xué)正是應(yīng)用這些原理，利用物理模型解決知識的建構(gòu)和編碼組織工作。注重模型建立的過程，強調(diào)模型的立體面，旨在提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

可見建立物理模型既是深入學(xué)習的基礎(chǔ)，又是深入學(xué)習的條件。因此掌握好物理模型，培養(yǎng)建立物理模型的能力，就能學(xué)活知識。

參考文獻:

[1]錢學(xué)森.論科學(xué)技術(shù)[J].科學(xué)通訊，1957.4.

[2]蔡禎榮，陸瑞杰.物理模型與中學(xué)物理教學(xué)[J].物理教師，1997.6，3.

[3]全日制普通高級中學(xué)物理教學(xué)大綱(第一版).人民教育出版社，2002.