模型教學在高中物理課堂中的有效運用

【內容摘要】現代認知心理學認為，長時間記憶中的信息不能夠提取或者是提取失敗的原因在于失去了提取信息的編碼，或者將信息存在腦中時失去了正確的編碼。而模型教學利用這一原理，注重模型建立的過程，幫助學生掌握正確的物理學習方法，加強物理知識的記憶。為此，本文重點探討模型教學在高中物理課堂中的有效運用。

【關鍵詞】高中物理教學 模型教學 有效運用

物理模型就是根據物理對象的形態、太小、運動以及結構等基本特征，根據物理問題的主要因素建立起來的抽象的、理想化的實體、概念以及過程。由于現階段高中物理教學不僅要培養學生的思維能力，還應培養學生的創新能力，為此，在高中物理教學中必須實施模型教學。

一、引導學生樹立正確的模型意識

在實際教學中只有強化學生的模型意識，才能幫助學生領會物理問題的研究方法，為熟練建立和運用模型解決實際物理問題打下基礎。首先，教師幫助學生弄清楚模型的內涵，例如學習一個新模型時要清楚的知道它所針對的現象，研究的問題，突出的主要因素以及忽略的次要因素等，要將這些全部發掘出來，為學生建模打下基礎；最后，應注意同一物體由于環境、研究方法、研究重點的不同，可能會出現兩種或兩種以上的物理模型，有些模型甚至會互相矛盾，這主要是由于模型的特征是根據物體所處具體狀態所決定的。

如在學習“地球繞太陽公轉”時，可以把地球抽象為一個質點，因為在不涉及地球自轉導致的各部分運動差別的情況下，地球的形狀及太小都屬于次要因素。但是研究地球自轉時，地球自身形狀會對運動形態造成一定影響，此時就不能再將地球抽象為質點來對待，可以抽象為一個剛性球體。質點和剛性球體同是作為地球的一個抽象模型，是存在差別的，而它們的差別正是因為研究對象的情況不同，對物體運動研究的重點也不同。

二、加強學生模型思維的訓練

當前的物理教材中實際應用的案例仍然很少，學生在學習知識時缺乏這項環節的訓練，因而遇到問題時，習慣于傳統的認知經驗和思維習慣，容易造成方法上的思維障礙。為此，教師可采取以下幾個方法：

1.培養模型思維習慣

學生遇到較為困難的問題時，容易思緒混亂，不能找到正確的模型。所以提倡把建模的過程分為程序化步驟，促進學生思維習慣的形成，一般來說可以分為審題、提取信息、對物理對象和物理情景做抽象、尋找規律、建立物理模型、求解。提取出主要的文字信息并用物理圖形或符號表示，就使得復雜的文字信息變得代碼化，隨后在對物理對象和場景進行確認，尋找物理規律，建立起已知信息中各項物理量的聯系。審題和畫圖同時進行，并把條件和問題都通過物理中的字母符號在圖上標明，問題就變為清晰的表象，圖像也成為思維的重要載體，這實際上是視覺思維對抽象思維的一個重要輔助，能夠更為快速、準確的建立模型并求解。

2.充分展示物理問題發生過程

教材內容均是經過壓縮的典型化、簡約化、抽象化知識，因而單純的照本宣科，不利于學生理解和運用，可以利用圖片、多媒體教學等將知識發生過程進行完整再現，為學生提供豐富的圖文音并茂的信息，降低學習難度，也能夠幫助學生把物理思想融入到情景建立和分析中，在分析物理問題的過程中逐步學會建立正確的情景和模型。例如：單擺模型講解中，將伽利略對油燈擺動進行觀察的視頻向學生展示，把物理模型的建立過程真實的展現到學生面前，容易讓學生身臨其境，激發出學生的想象思維，從而促進正確單擺模型的建立。

3.注重物理草圖作用

實際上物理問題解決中的草圖就是對試題的一種翻譯，能夠幫助學生理解提議，促進物理過程的分析和解決，畫好草圖能夠對物理過程進行更好的展示，將問題變得更為全面連貫、有序清晰，完成抽象化向形象化的轉變，更有利于模型的建立。在平時訓練中，也應將圖像當作建立關系和列方程的重要依據，培養學生的畫圖習慣。可以利用課本中的插圖作為講課范例，指導學生學會看圖、畫圖，在文字和圖像中建立聯系。

三、幫助學生建立物理模型方法

物理學研究對象較多，同類研究對象中也包含諸多定理和規律，因而學生如何在種類繁多的模型中選用到較為正確的模型，就顯得尤為重要。教師在教學中可以向學生進行講解物理模型建立的常用方法。首先分析與綜合法是最為常用的，由于物理學研究對象都是實際的、復雜的，建模之前需要充分考慮到各種因素、各個環節對于問題的影響，也就是分析。然后在對各種要素進行有機結合，幫助學生能夠從整體上對事物本質進行把握，分析是綜合的前提，綜合是分析的結果。其次是比較法，對物理對象各方面的特征作對比，得出這些特征的異同點，把握主次，為下步的抽象和概括夯實基礎。最后是抽象和概括，經過上述兩個步驟后，將研究對象的個別的、非本質因素排除，然后本質因素做抽離和考察，最終建立出輪廓清晰、易于研究的新模型。

以“伽利略對自由落體運動”為例，可以先把物體放在光滑斜面上，然后運用分析、比較、抽象等方法得出結論，之后將其置換到斜面角度為直角的情況進行分析，然后忽略掉重力之外的其他力的作用，于是就形成了自由落體運動。需要注意的是，上述建模方法如分析、綜合等都是較為抽象的字眼，單純的理論傳授并不能讓學生真正理解、掌握和運用，因而教師應避免一味空談，應將這些方法和實際例題結合起來，并講述例題邊講解方法，以使這些抽象的解題方法形象化，便于學生掌握和模仿應用。

四、結束語

總而言之，物理模型是高中物理教學的重要方法和有效手段之一，能夠將抽象的物理問題變得更為直觀、具體、形象，從而幫助學生更好的解決物理問題，形成正確的物理思維，有效提高高中物理教學的實效性。

【參考文獻】

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