“電磁感應”融入建模思想的教學研究

徐燕來

高中物理教師在教學中，常常會發現學生難以深入理解物理概念，他們很容易在應用時把物理概念弄錯，他們不能靈活應用學過的公式，有時甚至不知道哪些問題需要用哪些公式解決；也不會解決實際生活中的物理問題，比如學生看到一張稍微復雜一點的電路圖，立刻就會覺得很困難，從而不愿意主動琢磨電路圖中的知識。這都是因為學生的物理知識沒有系統化。因此教師在引導學生學習物理時，要有意識的引導學生樹立數學建模思想，讓他們能有效整理學過的知識。

一、建模思想的概念

數學建模是指從抽象的高度理解事物、從事物的過程中歸納出規律、將規律應用在與之相關的事情上。這實際是把學過的知識系統化、規律化、分類化的思想，通過建立數學模型，學生才能深入理解所學的知識。

二、高中物理建模思想訓練的應用

1.引導學生抽象觀察事物

教師引導學生觀察一件事物的方法有很多，可以使用情境導入法、實驗說明法等等。如果學生沒有建立數學建模的思想，一般會關注：有一件事情發生了、這件事很有趣、怎么會發生這樣的事情？這種感性的認知會使人們對事物的理解膚淺化，所謂的數學建模思想則是要求學生用高度抽象的思想去看待問題，通過初步的觀察建立起科學的假設、并能用抽象的方法建立起科學的猜想，這是探索物理的初步。

比如在“電磁感應”實驗中，在電流表兩端接上電圈組成閉合電路，通電后在線圈中插入和拔出磁鐵，會發現電流表的指針發生了偏轉，于是教師可以引導學生思考這一現象的原因，然后共同找到答案：磁鐵在線圈中運動能產生電流。

2.引導學生掌握事情的規律

教師在引導學生學習物理時，會發現學生沒有追究事情實質的意識，他們習慣于等待教師告訴他們知識的要點、公式或者應用方法，他們不愿思索，只愿作簡單的“抄寫員”。因此教師除了要引導學生建立抽象看問題的方法，還要引導學生學會分析科學的規律。比如在“電磁感應”實驗中，教師可讓學生分組實驗，A組從S級放入線圈，B組從N級，結果如下表：

A組（S級）

B組（N級）

教師引導學生比較兩組實驗結果，并得出結論：當磁鐵相對于電圈運動時，會產生電流，反之，不會產生電流。

3.引導學生應用總結的規律

在數學模型的思想中，學生要通過已經掌握的規律建立一個數學模型，這個數學模型要能概括與之相關的一切事物。所謂的物理定律，實際上就是科學家自己總結的物理模型。教師不僅要引導學生通過自主思考建立起模型，同時教師還要引導學生驗證建立起來的模型，如果這個數學模型在實際應用中與理論有偏差，則該模型有偏差，學生就必須要修正這個模型。

比如在對閉合電路的部分導體做切割磁感線運動的實驗中，學生可以觀察到當導體移動時電流表會發生偏轉，即產生電流，但是不是導體任何方向的移動都能產生電流呢？這里教師可以引導學生進行試驗：

由上表可知，只有在導體左右平移切割磁感線時，才會產生電流。這就是對已經建立起來的模型進行驗證和補充的結果。

三、高中物理建模思想培養的優勢

1.讓學生以科學的思維學習物理

部分高中生會感覺物理學習非常困難，這是由于他們對物理的學習還停留在感性的認知上。物理是一門高度抽象、高度理性、高度科學的知識。比如一個“電磁感應”現象，它日后就會涉及到電路圖的設計運行結果，學生如果在“電磁感應”的課程中沒有透徹地掌握知識，那么往后觀察和分析電路圖時就更不知道如何看待抽象的電路圖。因此，教師要在高中物理教學中首先訓練學生科學的思維方法，學生只有先鍛煉好思維能力，才有利于將來的學習。

2.讓學生樹立自主探索的思想

在傳統的物理教學中，教師雖然也會讓學生探索物理的知識，但那時學生能探索的范圍是有限的、探索的方法是固定的、探索的成果是已知的。建模的思想是一種自主探索科學的思想，學生以此思路學習物理，自己去探索大量的物理現象，透過具體的現象找到真正的規律，從而完成建模。這個數學模型是學生自己建立的、“獨一無二”的數學模型，它有可能與物理科學家的見解相同，也可能不同。然而學生只有在不斷的探索中才能找出知識的“真相”，這正是新課改中要求的教學目標。

3.培養學生學習物理的興趣

在傳統的物理教學中，學生的學習過程非常被動，所以對學生來說，學習物理的意義就是吸收課本上的知識，因此對物理學習的興趣不大。建模思想則是讓學生直接去探索物理這門科學知識，學生在學習過程中會遇到大量的科學現象、會遇到很多的“未知”，學生需要自主研究很多的問題。他們不僅要閱讀課本去理解新的物理知識，有時還需要閱讀其它物理讀物等才能理解新的物理現象。自主的學習方式、廣闊的學習空間、自己決定學習層次等，都會極大提高學生的學習興趣。

教師可以從“電磁感應”的教學中看到建模思想給學生學習物理帶來的優勢，教師在引導學生學習高中物理知識時，要注重引導學生培養建模思想。

（作者單位：江蘇省鹽城中學）