物理建模與中學生思維能力培養

摘要：物理建模的方法是研究基礎物理最基本的方法，也是培養學生思維能力的一個最重要的途徑。本文在對物理教學與學生思維的關系、物理模型的基本概念這兩個方面進行簡要概述的基礎上，進一步論述了高中物理教學是如何利用建模的方法培養學生的抽象思維與形象思維這兩方面的思維能力的。

關鍵詞：高中物理；建模；思維能力

中圖分類號：G633.7 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）42-0083-02

隨著新課程改革的深入發展，高中物理課程的改革更加注重學生的全面發展及科學素養的培養，并著重關注了如何在科學探究中更好地落實物理新課程三維目標這個問題。而物理建模的方法是研究基礎物理最基本的方法，也是學生有效解決實際問題最重要的途徑，讓學生在學習物理的過程中更好地培養了自身的形象思維和抽象思維這兩方面的能力。因此，物理教師在實際的教學過程中要通過引導學生在解題過程中學會運用建模的方法，提高學生的建模能力，從而更好地培養學生的思維能力。

一、高中物理教學與培養學生思維的關系

物理學實際上是一門對物質的結構、相互作用、物理運動的規律、試驗方法和思維方法進行研究的自然學科。物理學設計的內容非常廣泛，涵蓋了大自然中許多未知的領域，而這些領域都是充滿著許多美妙而神秘的色彩，能夠很好地引起學生的興趣和求知欲，在學習過程中能更好地激發學生的創造能力和思維能力。物理學的研究具有一套極其完備而全面的方法，包括分類比較、分析綜合、抽象概括、科學推理以及物理建模等方法。物理學的這些方法的應用，尤其是物理建模方法的運用為學生在思維能力方面的培養提供了最肥沃的領地，從而為學生將來走向不同的專業領域打下了堅實的基礎和作了最好的鋪墊。

二、物理建模的概念及特點

物理建模實際上就是把復雜繁瑣的實際情況通過建立模型轉化成相對容易接受的一個較為簡單的物理情境，形成具有經驗型的規律，從而使物理問題得到更簡捷、形象的處理。而物理模型又可以分為兩類，即間接模型和直接模型這兩大類。間接模型就是對閱讀后的物理場景經過思維而形成的時空圖像，它相對是比較困難和復雜的；直接模型相對于間接模型而言，由于其思維加工的程度比較淺，因此會比間接模型簡單，它是對物理情景形成時空圖像的。

三、高中物理建模對學生思維能力的培養

很多心理學家表明，人的思維能力可分為抽象思維能力和形象思維能力。而抽象的邏輯思維能力在發展的過程中是存在一個成熟期和關鍵時期的，其中初中階段是學生形成與發展思維能力的關鍵期，而高中這一階段則是形成和發展學生思維能力的成熟期，也就是學生思維進行定型的最關鍵的時期。而思維能力的這一發展特征，又為物理教學對學生思維能力的培養提供了相應的時間條件。截至目前，高中物理教學最有效的教學方法就是物理建模的方法，它對學生形象思維能力和抽象思維能力這兩種思維能力的培養起到了重要的作用。

1.高中物理建模培養了學生的形象思維能力。形象思維能力對學生的物理學習發揮了不可或缺的作用。它不僅有利于對物質運動過程的分析以及促進學生對物理概念的理解，而且也有利于對學生創造能力的培養。在物理教學中，對學生形象思維能力的培養途徑多種多樣，例如，可以通過在學生面前進行實驗的演示來加深學生對有關物理知識與想象的印象，又或者運用類比的方法，通過對不同物理概念的類比來培養學生的形象思維能力等等。在這些方法中，物理建模的方式對學生形象思維能力的培養起到了很重要的作用。物理建模實際上要經歷三個過程，即對模型的構建、驗證和應用這三個過程。首先是模型的構建這一過程，它是由具體的物理情境開始，通過對這一情境建立起一個模型，然后再去分析和評價它，進而實現對情境的理解。而關于這些情境，需要我們對其進行加工處理，然后篩選信息等。而模型的構建過程涉及到以下三個步驟：一是對研究對象的確定，選擇適當的參考系，對系統物理量或研究對象進行描述；二是對研究系統的圖解；三是對研究對象特點的確定，建立或選擇模型。其次是對模型的驗證，這主要涉及到對物理模型的評價，模型的準確度是與精確度水平相對應的。再次是對物理模型的應用。而這些物理建模的過程都需要我們對模型有一個形象的把握，在這個建模的過程中，需要重新調動我們的形象思維能力，在大腦中形成直接的時空形象，從而對物理建立的模型有了形象的把握。因此，物理建模的過程，首先就是對學生形象思維能力培養的過程，從而使得物理建模更好地培養了學生的形象思維能力。

2.高中物理建模培養了學生的抽象思維能力。抽象思維能力主要是經過對物理的概念、判斷和推理來實現對物理事物本質的反映的。它是以概念為基礎的，最終的目的是實現對物理現象及其事物本質的認識。而高中物理對學生的抽象思維能力的培養途徑也有很多，如可通過物理規律的建立和概念的形成去實現對學生抽象思維能力的培養，又例如，可以通過分析物體之間的相互作用的現象來獲得對力的概念的掌握，并且還可以認識到力實際上就是物體對物體作用的這一本質。而物理建模的方式是培養學生抽象思維能力最重要的途徑。例如，在對質點這一知識點的教學上，可以通過物理建模的方式建立起質點模型，從而突出物理質量這個主要因素。而在這個物理建模過程中需要用到很多種方法，包括近似與忽略、類比與推理、假設與驗證及抽象與概括等幾種方法，而抽象與概括又是物理建模最重要的方法。由于物質運動錯綜復雜、種類也相當繁雜，并且各具特征，而一個物理問題往往還會涉及許多因素，建模的過程就是要通過抽象和概括有效地選擇事物的相關因素，從而建立起相關的物理模型。因此，物理建模的過程實際就是學生抽象思維應用的過程。高中物理建模對學生抽象思維的培養與鍛煉產生了重要的意義。

物理建模是高中物理教學中最有效的一種教學方法，不僅使學生的形象思維能力得到培養，而且使得學生的抽象思維也得到了很好的鍛煉。

參考文獻：

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