淺談物理教學中模型思維能力的培養與訓練

黃娟

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2014）16-0210-01物理學是一門研究物質最普遍、最基本的運動形式的自然科學，學習的目的就在于認識自然把握自然，但是，自然界中任何事物與其他許多事物之間總是存在著千絲萬縷的聯系，并處在不斷的變化之中。面對復雜多變的自然界，人們在著手研究時，總是遵循這樣一條重要的方法論原則，即從簡到繁，先易后難，循序漸進，逐次深入，根據這條原則，人們在處理復雜的問題時，總是試圖把復雜的問題轉成比較簡單的問題。

基于這樣的一個思維過程，人們就創建了"物理模型"?？梢姡锢砟Ｐ褪侵福何锢韺W所分析的、研究的實際問題往往很復雜，為了便于著手分析與研究，物理學中常常采用"簡化"的方法，對實際問題進行科學抽象的處理，用一種能反映原物本質特性的理想物質（過程）或假想結構，去描述實際的事物（過程）。這種理想物質（過程）或假想結構稱之為"物理模型"。

那么，怎樣把握好"物理模型"去培養學生的學習能力呢？下面我想先談談幾個問題：

1.讓學生了解建立物理模型的方法和要求

1.1建立物理模型要以觀察、實驗以及已有的知識經驗為基礎。要切實加強物理觀察和物理實驗，有目的、有計劃地引導學生觀察實驗和日常生活中的物理現象、物理過程，這是建立物理模型的可靠基礎；

1.2運用物理抽象思維，對由觀察實驗所獲得的感性材料進行比較、分析、綜合、歸納和概括，抽象出反映事物主要因素和本質特征的物理模型。

1.3運用物理模型發現規律、分析處理和解決實際的物理問題。建立物理模型的目的，就是要用物理模型認識物理客體、發現物理規律或運用物理模型去分析處理和解決實際的物理問題。

1.4建立或選擇物理模型要遵循的幾點要求。一是簡明清晰性：建立或選擇物理模型要求對研究對象、物體狀態或物理過程簡化和純化。二是切題性：建立或選擇的物理模型只應當包括與研究目的有關的方面，而不是一切方面。三是精密性：同一研究客體的物理模型，精密度可以分成許多等級，對于不同的研究問題，精密度要求不一樣，因此精密度必須選擇適當。

2.在物理教學中善于運用形象化的物理模型，幫助學生理解和掌握知識、發展物理模型思維

物理學是由概念和規律等構成的。學生學習概念和規律都要經過這樣一個過程，第一要明確研究的對象是什么?第二要搞清研究對象處于什么狀態?第三要分析狀態是如何變化的，即研究對象所處的物理狀態的變化過程。從以上我們已知道，這樣一個過程就是建立、分析和解算研究對象的實體模型、狀態模型和過程模型的過程，掌握了這一過程，也就掌握了利用物理模型學習物理學的基本方法。物理概念和規律在形式上是抽象的、主觀的，在內容上則是具體的、客觀的，物理概念和規律的這種具體性和客觀性的統一，決定了它們本身隱含著形象性，這樣我們在進行概念和規律教學時，就可以利用一些形象性的模型去幫助學生理解和記憶。

3.在物理概念和物理規律的教學過程中，充分發揮教材中所提供的物理模型素材的作用

培養和訓練學生的物理模型思維在中學物理教材中，蘊含著豐富的有關物理模型的素材，在物理概念和物理規律的教學過程申，我們就要充分利用和努力挖掘教材中的這些物理模型素材，使學生在形成物理概念和掌握物理規律的過程中，形成和訓練學生的物理模型思維。

4.指導學生運用物理模型分析和解答實際的物理問題,在解決問題中培養與訓練學生的物理模型思維

在物理教學過程中，學生解答的物理問題大部分都是教材編者或教師編擬出來的。物理習題有千萬道，俗稱"題海"，這么多習題是怎么擬出來的呢?一般講，擬題者總是先根據一個理想化的物理模型，再結合某些物理關系，給出各種已知條件，提出需要求出的物理量，這樣一個題目就擬好了。因此。擬題者頭腦中選擇的物理模型是擬好物理習題的關鍵。所以教師在編擬或選擇物理習題的時候，一定要注意題目中所反映的物理模型，從培養與訓練學生的物理模型思維出發，編選好物理習題。指導學生解題的過程主要就是指導學生如何還原擬題者的物理模型，因此，學生解題時頭腦中所建立的物理模型能否與擬題者擬題時的物理模型一致乃至關重要。

5.在教學中讓學生了解物理模型與數學模型的區別與聯系，正確對待物理模型的局限性

物理模型與數學模型有著密切的聯系，又存在著本質的區別。首先，數學的抽象程度大大超過物理的抽象。高度的數學抽象僅僅保留量的關系和空間形式，而舍棄一切，物理抽象卻必須保留原事物的物理本質和物理意義。其次，數學模型是研究一般的性質，具有廣泛的適用性，物理模型是研究具體的物理問題，因此具有具體應用的局限性。物理模型是在大量的物理觀察和實驗的基礎上抽象出來的。它的正確與否還必須由觀察和實驗來驗證。物理模型還要受物理儀器實際測量的限制，因此，在教學中要讓學生了解物理模型與數學模型間的區別與聯系，注意它們之間的相互轉換，注意物理模型的相對性，在處理解決物理問題時靈活運用物理模型，并要注意克服先知的數學模型對后學的相似的物理模型所產生的心理上的負遷移，真正掌握物理模型思維的方法。