物理模型思維法在高中物理教學中的應用研究

田靖

摘 要： 物理模型思維法對于學生思維能力的培養及學習方法的改進具有重要作用。本文就模型思維法在高中物理教學中的具體應用進行了分析，以期對促進高中物理教學質量的提高有所啟示。

關鍵詞： 物理模型 思維方法 高中物理教學

在高中物理教學中大多學生都存在能夠聽懂教師所講的內容，但應用到實際題目的解答中便會覺得較困難的問題。其中一個重要原因便是學生受自身思維能力的限制。因此，基于學生存在的定式思維問題、遷移能力欠缺和缺乏想象力、感性認識貧乏等問題，教師在教學中應注重學生思維的鍛煉。物理模型思維法的應用對于學生良好物理思維的培養具有較大的作用，本文就其在高中物理教學中的應用進行了分析。

1.通過研究對象物理模型的建立提高學生的感性認識

在物理知識的學習中，根據不同的劃分依據可將物理模型劃分為不同的類型。其中研究對象模型包括物理知識當中的質點、單擺、光線、點電荷、磁感線和均勻流體等。在解決該類問題的過程中，因為其所具有的抽象性，在具體的問題解決過程中，應找出主要的問題，并將次要問題適當忽略，進而給出能夠對原物質特性進行反映的過程或理想物質的假象結構。而物理學的基本規律和基本概念等均為物理模型方面的描述，同時物理習題的設計也通常結合相應的模型進行。為此，在解決相應物理問題時便把具體的問題抽象成為理想模型，進而結合相應的物理規律得出結果的過程。

例如，垂直固定在水平桌面上的等距螺旋線圈，其長度為L，總高度為h，并將鐵絲小球穿在線圈上的體小球從靜止運動開始，進而無摩擦自由滑下，求出小球從最高點到桌面所用的時間[1]。在該物理問題中，盡管有物理情境方面的設置，但因為其彈簧并不是彈簧振子的模型，在建立小球從等距螺旋中無摩擦滑下的情境模型時，學生的思維會顯得較混亂，不能結合已知的物理模型進行解答。此時，教師可讓學生嘗試應用“無限分割法”進行解答，讓學生將螺旋線分割為多個長度相等的小段，并將每一小段的曲線想象為由直線構成的微型斜面，進而將整個螺旋作為若干斜面的組合體，進而可將等距的螺旋線圈作為光滑的斜面模型進行思考。最終結合運動學公式和第二牛頓定理就可將其解答出，具體模型如圖1所示。

2.強化學生對基本模型的認識，提高其思維能力

在物理課程教學中，教師應引導學生認識物理學習過程中經常遇到的各類基本物理模型，并讓學生明晰解決物理問題的適用范圍和相應的條件，進而將隱性的模型挖掘出來，展現給學生，結合相應的解釋促使學生形成清晰的認識。而在高中物理教學中的大多模型均是隱性的，因此，教師可結合語言解釋的應用幫助學生建立起相應的模型。但對于某些約定成俗的隱語，應盡量將其轉化為能夠讓學生感知的模型，對于容易混淆的模型應進行相應的比較。

例如，在復習教學中，教師應對輕桿、輕繩和輕彈簧當中的力學進行基本模型的整理，進而形成相應的概念性模型。細繩指的是不計質量的柔性體，較容易發生彎曲，僅能夠從長度方向進行相應的拉伸操作，并且長度延伸的尺度極不明顯。因此，在力學當中一般可將其作為不可拉伸的非彈性體，其對物體僅能夠產生拉力作用。所以細繩中的拉力均相等，力的大小可出現瞬間改變。而比較常見的彈簧為一類不計質量的彈性體，存在明顯的壓縮或是拉伸形變，對物體既存在拉力還具有推力，但彈簧的彈力并不會出現突發性的改變；輕桿為一類不計質量的剛體。因為桿具有拉伸和壓縮變形的特性，所以存在推力或拉力[2]。結合該類語言性的分析，可較好地鍛煉學生思維，并建立相應的物理模型。

3.應用類比遷移法建立相應的物理模型

物理教學中的大多模型均是通過熟悉的模型轉換而來的，部分新模型的建立采用的是舊模型的思維方法，而部分模型是對已學模型的延伸和拓展。如自由落體運動和勻速運動，勻速運動為自由落體運動的特殊形式。所以在進行新模型的應用時，可將舊模型作為理論的基礎和思維的基礎。如在進行磁場相應內容的學習時，可將其同電場概念相結合，因為磁場當中的磁極和電場電荷存在相互作用力，對于學生思維體系的形成具有較大的幫助。所以，在建立相應的物理規律和概念的模型時，教師應結合學生生活中的常見場景，以及所學的規律和知識進行類比遷移或是比較，結合不同思維方法的應用，提高學生分析問題的能力[3]。

在高中物理教學中，結合物理模型思維方法的應用，可有效鍛煉學生分析問題和解決問題的能力，有效促進學生傳統學習思維的轉變。因此，教師應注重物理教學中各類物理模型的建立及相應思維方法的應用，提高教學質量。

參考文獻：

[1]趙松年.對高中物理解題思維方法的探究與運用[J].教育教學論壇，2013，3（37）：72-73.

[2]儲成節，郭長江，馮杰，翁崇濤.例談物理解題中的科學思維方法——等效思維的運用[J].物理教師，2014，8（2）：91-92.

[3]顧建新.高中物理“理論教學”與“實驗教學”的互動與能動[J].中學物理（高中版），2012，8（3）：671-672.