構建物理模型　落實教學過程

貴州省甕安中學　楊通銀

構建物理模型落實教學過程

貴州省甕安中學楊通銀

在物理教學中，利用物理模型進行教學和訓練，加強對物理概念建立、加強對構建過程、物理情景、理想實驗過程等的教學，有助于提高學生的抽象思維能力和知識應用能力，幫助學生提高建模能力,從而培養學生應用物理規律解決問題的綜合分析能力和創新能力。

物理構建模型教學過程

物理學是探索自然界最基本，最普遍規律的自然科學。物理學的一般探索過程是通過觀察和實驗，在事實的基礎上建立物理模型，提出簡潔的物理規律，用得出的規律去預言未知的物理現象，再用新的實驗去檢驗這些物理模型和物理規律，去否定或進一步修正它們。然而，學生在學習物理的過程中，建立物理模型卻是他們的難點，因為物理現象和物理過程都是很復雜的，如果我們把所有的因素都毫不遺漏地考慮進去，那么勢必增加研究問題的難度，甚至使問題無法研究。因此，在科學研究和實際問題中，常常運用理想化、簡化或類比等方法，建立起描述某一問題或過程的模型，使問題便于理解和解決。在高中物理教學中，多數物理習題也是依據一定的物理模型進行構思，設計而成的，因此，在學習過程中，運用物理模型進行教學和訓練，努力樹立模型意識，有助于提高學生的抽象思維能力和知識應用能力，為了更好地揭示事物的本質，本文將通過落實教學過程幫助學生提高建模能力，從而培養學生應用物理規律解決問題的綜合分析能力和創新能力。

一、加強對物理概念建立的教學

物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質特征在人們頭腦中的反映，是物理事物的抽象，是觀察、實驗和物理思維的產物。任何物理概念的形成都離不開物理思維。例如：雖然人們經常能觀察到天體的運動、人的行走、動物的奔跑、車輛的前進、機器的運轉等現象，但如果不通過分析、比較、抽象、概括等物理思維過程，找出它們共同的、本質的屬性和特征，即一個物體相對于另一個物體位置的變化，就不可能建立機械運動的概念。而我們在建立物理概念的時候，又必須忽略所研究物理原型的一些次要因素，抓住影響物理事物的主要因素來反映所研究的物理事物的本質屬性，這樣就能建立理想化的物理模型。如質點物理模型，它忽略了物體的形狀、大小、轉動等性能，突出它所處的位置和質量的特性，用一有質量的點來代替。在教學過程中應加強對質點概念的建立，首先提出問題：我們應該如何描述雄鷹的運動呢？描述雄鷹的運動并不是簡單的事情，困難出在哪里？如果雄鷹沒有形狀大小的話問題就變簡單了，于是引入了質點概念模型。質點的概念是一種科學的抽象，是理想化模型。這種抽象正是抓住問題的實質，只要我們在教學過程中注意培養學生抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，逐步建立這種物理模型，以后遇到類似質點的客觀實體，學生就會自己分析學習了。

二、加強對構建過程的教學

在高中物理中建立的理想化的物理過程有勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動、圓周運動等。它們從不同的側面和角度描述和揭示了各種問題中實際過程的特征，也標志著物理學研究的深化。

在高中物理教學中，分析好每一個“物理模型”的思維固然重要，但更重要的是通過構建過程幫助學生去領悟這種思維過程，去品味這種思維過程。在講“自由落體”時，就應該引導學生去理解，為什么要把物體的下落運動理想成“自由落體”，從而明確學習“自由落體”的實際意義，經過引導、啟發、分析，學生自然而然地就會領悟到其中的奧秘。由此可見：在高中物理教學中如果借助“物理模型”教學，通過采用模型方法，突出物理問題的主干，區分主要因素和次要因素，抓住問題的本質特征，疏通思路，幫助學生建立起清晰的物理圖像，糾正錯誤的思維，就能使物理問題化難為易，化繁為簡。這樣不僅降低了教學難度，增強了學生學習的自信心，還可取得教學的有效性。同時正確運用科學抽象思維方法去處理物理問題，有助于學生思維品質的提高，有助于培養學生的創新思維，是培養學生創新能力的有效的途徑。

三、加強對物理情景的教學

“情境”教學就是讓學生在情境中學，能給枯燥的學習生活帶來活力，尤其是從學生生活實際出發，以圖畫、情境、過程展現出來，使學生親身體驗物理就在生活當中，物理就在我們身邊，給學生提供充分動手操作、自主探索和交流的機會，讓學生主動研究充滿物理規律的實際問題，使之思維能力、情感態度等方面都得到進步。在創設情境中要注意情境的生活化、現實性。

例如，“位移”是學生第一個接觸到的矢量的物理量，在講授之前，可列舉足夠多的在研究物體運動時只關心物體位置變化的大小和方向的例子。如運動會上，對于跳遠運動員，我們只關心起跳點和落地點，如果知道起跳點，要確定運動員的落地點還應知道什么？通過建立這樣的情景，幫助學生在頭腦中形成表象，使學生容易接受，有利于學生思維能力的提高。

四、加強對理想實驗過程的教學

實驗是物理學的基礎，實驗是一種可實現的、科學的實踐活動，其目的在于獲得物理思維的材料，檢驗物理理論或假說是否正確；理想實驗也叫“假想實驗”，是建立在真實事實的基礎上，在理想或極端條件下，充分發揮想象力，利用邏輯推理又輔助以形象變換的思維過程。是物理學家源于自身經驗而又超出自身經驗的一種高級思維活動，它以實踐為基礎，是在科學實踐的基礎上，對實際研究過程中出現的問題進行辯證的、深入的、十分抽象的思維。根據理想實驗的結果，對某種看法或斷言作出檢驗或評判，有時還能得出一些新的物理規律。例如，著名的伽利略理想實驗：首先是建立在小球從一個斜面滾下，能夠上升到另一斜面，并且越光滑越接近初位置的高度的事實基礎上。然后利用邏輯推理在理想的條件下（斜面足夠光滑）小球將上升到與初位置等高的位置；最后利用邏輯推理得出不論斜面的坡度如何，它總會上升到與初位置相同的高度的位置上。如果第二個斜面的坡度越來越小，則小球將越滾越遠，當第二個斜面放至水平位置并無限遠伸時，那么小球將永遠不能達到與初位置等高的地方，它將以到達斜面底端的速度一直沿平面無止境地運動下去。伽利略根據這個理想實驗得出“物體的運動不需要力來維持”，這推翻了自亞里士多德以來一千多年里關于“力是維持物體運動的原因”的觀念，為近代力學的建立奠定了基礎。

總之，在教學中，重視物理模型的構建和建模意識的培養，學生通過對復雜的物理現象、物理問題形成多角度的、豐富的理解，從而使他們在面對新問題時，能靈活利用它們解釋新現象，想出好辦法，形成解決各種問題的程序。通過對生活的實際問題建立模型，大大激發學生對物理的興趣和探索自然的欲望，這樣也就提高了學習的質量，使學生構建真正的、有效的知識。另外，在培養學生構建物理模型的過程中，物理思維的訓練也在潛移默化地進行著。

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[4]左雄.論高中物理教學中學生建模能力的培養.湖南科技學院學報.2007年第28卷.第4期