在高中物理課堂中構建物理模型

課堂教學方法是教學的重要環節之一，如何在課堂中恰當的構建物理模型是教學中的方法之一。二期課改的試行已經兩年，作為第一線的教師，感受頗多，下面我就初步談談在課堂中構建模型的一些實踐與思考。

一、什么是模型？為什么要構建模型

一般來講，模型是事物或過程的內在特性及其相互關系的簡潔性、仿真性的表述，是眾多事物或過程的典型代表，是抽象思維的形象化顯示，是理論的基本框架。在中學物理學習的過程中，我們會碰到許多模型，如：質點、單擺、彈簧振子、點光源、點電荷、電場線、磁感線、原子結構模型、鏈式反應模型、潮汐模型、日食月食、太陽系模型、銀河系模型、宇宙模型……。

模型不同于實物，它是我們研究問題的一種方法，我們可以用模型解釋某些運動規律及現象，有時還能根據模型作出科學預言，引入模型可以使抽象思維形象化，使問題簡單。在課堂中我們碰到某個復雜的知識點，比如原子彈的爆炸，如果不引入鏈式反應模型，學生就很難理解其爆炸的過程，使學生的發展受到阻滯！有時我們會碰到這樣的情況：如果我們研究問題時對一些條件不加取舍地考慮，往往無法正確的總結規律。比如，在講授彈簧振子時我們采取的方法通常是不考慮摩擦。對于單擺，我們通常使用的是輕繩，忽略空氣的阻力，繩長遠遠的大于小球的直徑，擺角不超過50，否則，單擺振動的規律我們是無法得出的。

二、如何合理恰當的構建模型

（1）課堂中模型的建立方法及應用是很重要的。在教學的過程中我們可能會碰到這樣的情況，學生有時考慮問題太復雜，比如在研究自由落體時，一個小鐵球由靜止下落時其運動的規律，有的學生認為小球受到重力和空氣的阻力， 當然這是正確的，但對研究小鐵球運動的規律是不利的，因此我們在教學的過程中要使學生明白什么時候需考慮重力，什么時候不必考慮，只要舉兩個例子讓學生區分即可，如圖（1）小鐵球和一根羽毛，使學生明白只要物體受到的阻力遠遠的小于自身的重力時，阻力可忽略不計，這樣小鐵球只受重力靜止下落，就可以看成自由落體。可見，要講清模型是怎樣建立起來的要比告訴學生什么是模型重要的多。

（2）啟發學生多動腦、動手，大膽地發揮學生想象的能力。課堂中模型的建立方法及應用是很重要的，有些模型是可以表示的，從生活中建立模型。在講授宇宙的結構時我們會碰到許多模型，比如潮汐現象，有的學生認為雞蛋和潮汐非常相似，因此我讓他們動手體驗，親自用刀切熟雞蛋，橫切是未發生潮汐時的模型如圖（2），縱切是發生潮汐后的模型如圖（3）。在切的過程中許多學生的觀點不一致，有的同學認為直接切雞蛋會打滑的，要把雞蛋皮剝掉；有的同學認為只要用力按住了就可以，把皮剝掉后，雞蛋被拿來拿去，蛋黃容易被擠掉；有的同學認為，把其中一半蛋皮剝掉，切起來容易；還有的同學堅持幾種方法都要試一試。在切的過程中，同學們發現預測是正確的，而且怎樣切最恰當也在切的過程中得到驗證。他們把切好的雞蛋小心地進行修整，并給蛋白染成了藍色，把蛋白比作海水。在這個模型建立的過程中學生不僅對潮汐有了深入得了解，而且給了他們體驗的機會，在一定程度上激發了他們學習物理的興趣！

可以用實物表示的模型有很多，有的學生認為銀河系從側面看像一個盤子；有的學生則認為銀河系的四條輪臂像風車如圖（4）；有的學生認為宇宙像葡萄干面包如圖（5），其中的葡萄干就是各種星系；有的學生認為宇宙就像在發酵的面團，在膨脹……。

（3）正確激發學生的想象能力。有些模型是想象的并不存在，如用電場線描繪電場，可以用細鐵屑進行模擬，但是有一部分學生對于電場的強弱在理解上存在困難，有的學生在課堂上提出：用電蚊香進行模擬，離電蚊香近，味道濃一些，離得遠一些就弱，拿電蚊香氣味的強弱與電場的強弱相比有不恰當之處，正確的引導學生是很關鍵的，否則學生會走進一個誤區：不考慮是否合適，拿來就用。當然學生能夠從身邊的事物出發尋找一種模型，這種方法是可取的。應給予鼓勵！

三、正確認識模型的局限性

任何模型都不是永恒的、絕對的。我們在課堂上建立模型時盡管這些模型起到了一定的作用，但隨著認識的不斷深入，不可避免地暴露出這些模型的缺陷或局限，這些模型會被新的模型所代替。如：原子的結構模型，湯姆孫提出葡萄干蛋糕模型，后來被盧瑟福的原子核式結構模型代替，隨著人類認識的進步，玻爾提出了原子的玻爾模型，進而發展成為后來的量子化模型……。可見，各種模型都會隨著人類認識的深化而不斷完善或創新，這種變化的思想我們要在授課的過程中漫漫地滲透，逐漸培養學生的創新意識。

總之，在物理課堂中構建模型是必要的，要合理恰當的引入模型，讓學生掌握構建模型的方法。不能生搬硬套，可采用啟發式灌輸，以提出問題的方式，給學生思考的空間，在問題中尋找模型，可能會達到意想不到的效果。