淺談新課標背景下的物理模型教學

徐守君 內蒙古呼倫貝爾市海拉爾區鐵路一中 021000

淺談新課標背景下的物理模型教學

徐守君 內蒙古呼倫貝爾市海拉爾區鐵路一中 021000

物理新課標對物理課程的結構與教學思路做了很大的調整，知識體系的安排充分考慮了學生的發展特點，高中物理教學的難點在于對學生能力的培養和對所學物理知識的應用。建立適當的物理模型對解決學生這一問題有著非同一般的作用，不僅能使學生輕松掌握物理知識與規律，而且能迅速提升學生的解決問題能力。

教學是一門科學，要想在教學中獲得理想效果，使學生真正掌握知識，并不只是教師認真教，學生認真學，就能達到目的，掌握合適的教學方法也是關鍵的一環。

建立物理模型是物理教學中的理想化方法之一。著名的法國物理學家拉普拉斯說“ 普通的定律表現在特殊的現象里,而特殊的事例常摻雜許多外來的因素,只有用巧妙的心思才能將它們分開而發現定律。”縱觀物理學史,物理模型在物理學的產生與發展過程中發揮了重大的作用。物理學的發展, 可以說是建立物理模型和用新的物理模型代替舊的物理模型的過程。建立物理模型的方法是物理學研究的一種重要方法, 實際的物理現象或物理過程一般都是十分復雜的,涉及眾多的因素。對實際問題進行科學的抽象化處理,抓住其主要因素, 忽略其次要因素, 得出一種能反映原物體本質特征的理想物理過程或假設結構, 此種理想物理過程或假設結構就稱之為物理模型。

高中物理教學主要是物理概念與物理規律的教學，學生在規律和概念的學習中感到困惑與難懂，這也是長期困擾我們教學的問題，怎樣解決這個問題，究其原因有教與學兩方面的原因，學生自身的學習方法，記憶習慣，實際活動能力，理解能力等等。教學方面主要是教學方法，針對不同的學生采用不同方法顯然沒有太大的現實意義。要想學使大部分學生學好物理需要解決最基本的問題—建立物理模型。現就高中物理學習中的建模問題，談一下自己的粗淺想法。

1、模型的分類

1.1 概念模型：如質點，點電荷，這些模型不同于日常生活中的實物，他是經過科學的處理的一個抽象模型，要讓學生建立起這個模型，首先要讓學生區分與數學中的“點”的模型的區別。然后知道這個科學抽象的依據即抓主要問題，忽略次要因素。

如：研究地球繞太陽公轉時，我們可以將地球抽象為一個質點，當我們研究地球自轉問題時就不能將地球看成是一個質點。同樣如果帶電體的形狀與大小對研究的問題沒有影響或影響可以忽略的話，我們也可以將帶電體看成是帶電的點。上述模型都有一個基本特征就是將次要因素忽略掉。

1.2 實物模型： 光子，光線，電場線，磁感線這些屬于模擬類的實物模型，這些模型使我們的認識更加直觀形象了，這樣使學生對那些看不見摸不著的物質的了解就更加直觀了，這樣也降低了理解難度，此類模型的延伸,如等勢線，等勢面，等勢體等。

還有如:單擺，彈簧振子這類模型是把實物進行了科學的抽象，忽略了一些實際存在的東西。這類模型存在是有條件的，掌握模型必須理解條件嚴格按條件來。

1.3 過程模型：此類模型是對一些實際運動過程的一個理想處理或者說是簡單的概括，以使在以后的學習中有一個參照。

如勻速直線運動，勻變速直線運動，勻速圓周運動，平拋運動，類平拋運動，振動。這些運動如果按軌跡區分，分別是直線運動，曲線運動和往復運動。如果按速度變化分，分別是勻變速與變加速運動。這運動是高中物理中非常常見的基本運動，針對這類運動題目也非常多，如果把這些運動的基本形式搞清楚，就可以在復雜的分析中找到解決問題的方法。如勻速圓周運動在帶電粒子在磁場中的運動，天體運動問題都是按勻速圓周運動處理，還有一些圓周運動某時刻受力分析等等。解決它注意做此類運動的物體合外力始終指向圓心，合外力只改變速度的方向而不改變大小。解決這類問題方法也較單一，就是合外力提供向心力，由牛頓第二定律列式即可。

類平拋運動在電場，重力場問題中較常見，簡單一點的問題是只在一種場的作用下，復雜一點的就是復合場，這類問題對物體進行受力分析很關鍵。這類運動的關鍵是他的合外力恒定且與初速度方向垂直，運動可沿初速度和垂直于初速度方向分解。

2、模型對學生掌握物理知識，提高自身能力的作用

高中物理教學遇到的主要困難是學生對物理規律的掌握抓不住要點，看不清規律所反映的本質問題，對規律的應用也是一籌莫展。這些問題主要集中在學生頭腦中沒有一個很好的模型，高中生的思維正處于形象思維向抽象思維轉變，思考問題總在這兩者思維中轉換，建立模型恰恰是利用了學生的這種思考方式，學生在頭腦中建立起這些模型后，當遇到與此相似的物理情景時就會產生相應的條件反射，他們會自覺的對比已建立的模型與實際問題的區別，找到相應的方法。對提高學生解決問題能力起到很大的作用。 高中生學習物理困難主要還是在生活中對相應的物理過程接觸與感受的少，缺乏生活的第一感受，對書中描述的運動感到陌生與困惑，建模恰好補充他們在這方面的不足，提高他們的學習興趣與學習效率。建模法的好處還在于其形象直觀與規律性，能使學生在學習中做到舉一反三，觸類旁通，時間長了對相應的物理問題還會有深刻的理解，這樣既能保護學生學習物理的積極性，能力也會逐步提高。建立模型和理解模型的過程也是一個科學的學習過程，對學生的人生觀與價值觀的形成也能起到積極作用。

3、建立高中物理模型體系

學生對有系統的知識掌握總是要優于對零散知識的理解，所以針對這種認知習慣我們還可以將高中物理模型進行系統化整理，對空間感強的同學可將模型按點，線，面，體這種思路總結，如點（質點，點電荷，光子，彈簧振子），線（電場線，磁感線，）面(等勢面，爆炸或發光形成的能量擴散球面，)，體（研究流體時所確定的體狀研究對象，物質氣液固三態下的分子模型等）。空間感不強的學生可以從身邊的一些實例中找模型，糾正其認知的片面性，如光滑水平面有質量不等的兩個物體，其中質量較小的物體以一定速度去碰撞靜止的質量較大的物體，碰后兩物體運動情況如何，有的學生總是搞不清碰后物體的運動情況，總是認為小物體被彈回，大物體不動。這些問題就是沒有認清碰撞的規律，憑自己最初對生活中的情況反映來解決問題，像這樣的情況我們必須得知道學生的判斷依據，幫助分析找問題的癥結，對癥下藥后要強力灌輸正確的模型結構。隨著正確模型的積累，逐漸培養解決問題的能力。還有些學生愛鉆牛角尖，對物理中涉及的理想化模型總是持懷疑態度，這樣的學生要教他們處理問題的方法，用生活中的實例對其想法進行瓦解，規范思考問題的方法，進行集中訓練。

4、結語

這幾年的教學中重視物理模型的構建和建模意識的培養，自覺效果不錯，首先是大部分學生感覺在學習中不僅僅是只記住一些零碎的、片面的概念、原理，而是獲得結構化的、整合的知識，使學生對紛呈復雜的物理現象、物理問題形成多角的、豐富的理解，從而使他們在面對新問題時，能靈活利用它們解釋新現象，想出好辦法，形成解決各種問題的程序。其次，對周圍生活的實際問題建立物理模型大大激發學生對物理的興趣和探索自然的欲望，這樣也就提高了學習的質量，使學生建構真正的、有效的知識。另外，在培養學生構建物理模型的過程中，物理思維的訓練也就潛移默化地進行著。

[1]鞏漢莉.物理教師要著眼于興趣教學[J].現代閱讀，2011(7).61

[2]李偉欣，牟國忠.如何在物理教學中培養學生的創造性思維能力[J].素質教育，2011(7).80

[3]吳亞南.新課程標準下的課堂教學改革[J].現代教育，2011(4).39

G632.4

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.01.085

徐守君，（1976—），男，中教一級，主要從事物理教學與研究。