高中物理模型教學芻議

摘要：利用物理模型進行教學可以幫助學生更好地理解和把握物理概念，對學生的學習起到積極的作用。本文從理想化模型入手，探討了物理模型教學的意義，介紹了建立物理模型的幾個注意點，并就學生利用物理模型學習給出了粗淺的建議。

關鍵詞：高中物理；教學；模型

相對來說，高中物理是一個比較難學的學科，許多學生反映概念和定理不好理解，就算學習了公式和定理，等到做題的時候還是不知道該如何運用。從另一個方面來講，教師也感覺物理這門學科不太好教，費口舌不算，還未必能夠讓學生聽得懂。這個時候，模型在教學中的作用就顯得非常重要。

一、物理模型教學的意義

簡單來講，教學模型是從復雜多變的物理現象或物理活動過程中抽象出來的研究對象的簡化描述或者模擬，其目的是為了研究和教學的方便，是教學必不可少的教輔手段。教學模型的優點在于它抓住了物理現象或活動最本質的一面，排除了那些非本質的其他因素，最大可能地保留其決定性因素，而將那些不重要的對學生有干擾、困惑因素的東西擯棄。教學模型使物理活動和現象得以簡單的呈現，而又能幫助學生認識和研究各種物理活動和現象的本質，有利于對各種概念和定理的理解。教學模型可以將抽象的概念和定理形象化、直觀化，可以使耗時很長也未必觀測清楚的物理現象得以清晰地再現，可以加深學生對各種物理本質的理解。

在實際的學習過程中，為了解決所面臨的物理問題，我們往往將客觀存在的物理現象和問題在保留其所需的本質前提下加以簡化和抽象，從而形成模型。這個模型保留了主要矛盾，而過濾掉了次要的不起決定性作用的因素，我們稱之為理想化模型。我們必須精于觀察，善于從物理現象或活動中概括出一般規律來，從抽象的思維將其簡單化，又不失其本質。模型的建立和應用不應該看做教學的輔助，而應當看做就是教學本身，這將對整個物理教學起到至關重要的作用。

二、物理模型的建立

（一）以服務教學為宗旨

模型是對模擬對象的簡單化處理，雖然也求其真，但這和雕像、繪畫等藝術作品不同，后者要的是欣賞，而模型的目的則是教學，多余的——盡管可能是客觀對象本身的一部分，但如果對教學，或者說對認識客觀規律沒有促進作用，那么它就是多余的、不必要的，在建立模型的過程中是要刪去的。教學模型的目的非常單純，就是為了教學，所以比較簡單明了，集中而突出。這是建立教學模型的原則。如果模型偏于花俏，往往容易使學生的注意力分散，把過多的精力用在目的之外的事物上，反而會使他們對本應掌握的知識系統產生厭倦心理。

在使用模型的過程中，教師還要善于引導，幫助學生持續地深入到問題的本質中去，防止學生自由散漫，只顧玩得高興而忘記學習的現象發生。例如，在掌握電場概念的時候，我們用驗電羽建立電場模型，驗電羽會在電場中很有規則的排列，這個時候，學生往往顯得比較興奮，教師就要加以引導，防止學生的討論脫離了主題跑到其他地方去，這種情況是經常發生的。教師要引導學生觀察、分析、總結，使他們逐步認識電場以及電場方向等物理概念。

（二）以理論學習為原則

學習是一個由淺入深的過程，物理的學習也是從現象到本質的認識過程，所以，讓學生認識物理現象并不是物理教學的終極目的，而是要讓學生認識到各種現象之間的必然聯系和因果關系，從而把握客觀規律。教學模型普遍的具有揭示現象的作用，但模型教學并不僅僅在現象，而是通過現象的反復出現去把握其物理規律，從而加深對物理理論的理解。從這個意義上來說，模型具有可反復使用性。如果脫離了理論學習這個原則，那么模型教學就容易流于形式，停在表面，只落個熱鬧的課堂，而對學生的學習幫助甚微。

（三）以物理理論為根據

教學模型不是對物理現象的簡單復制。根據用途不同，模型在建立的時候會有所側重，有的突出了研究對象的主要因素，而忽略其次要因素，便于簡明而比較準確地得到普遍的結論；有的模型，只是模擬性的描述，意在揭示常見的比較容易了解的物理現象。但無論哪一種模型，其所遵循的物理理論必須是正確的。也就是說，在應用模型進行教學的時候，我們必須保證這個模型符合物理規律，否則就是一個失敗的模型。

如果我們要建立一個理想變壓器模型去研究變壓器的相關規律，這里有一個令學生困惑的問題：當這個變壓器模型的副線圈I=0時，那么原線圈中的電流I是多大呢？如果按照理想變壓器的P1=P2分析，那么I也應當為零。我們要知道理想變壓器模型忽略了內部能量耗損的因素，這時候，怎樣保證U1：U2=n1：n2呢？所以，當內部能量耗損小，輸入功率和輸出功率基本相同的時候，理想變壓器模型是成立的，然而，當副線圈空載的時候，變壓器的內耗決定了其輸入功率的大小，雖然損耗小，其電流仍是存在的，并不能是零。這樣，這個模型忽略了物理規律的存在，因而就不能行使它應有的功能。

三、物理模型的應用

教師教學模型的應用前文已有所提及，其意義和方法就不在這里贅述。對學生來說，應用模型是一個重要的學習過程。不僅是在各種實驗中，在解答物理習題的時候也可以便捷地運用模型。當然，這需要遵循一定的方法：首先要分析題意，弄清楚問題的重點，然后確定理想化模型，觀察其環境，最后要將物理模型轉換為數學模型，從而推導出結果。

在教學中要引導學生利用物理模型來理解物理概念，讓學生養成利用物理模型來解決問題的習慣。需要指出的是，教材中除了那些明確提出模型的內容，還有許多并沒用明確提出“模型”這一稱呼，這并不意味著沒用，而是內在的模型，比如光滑面、單擺、勻速直線運動等等都是理想化物理模型。當然，也有的物理概念未必能夠建立準確的物理模型。總之，建立物理模型能夠讓抽象的不可捉摸的物理現象更加具體形象地出現在學生面前，能夠幫助學生更準確、更系統地掌握物理系統知識。