新課程下高中物理模型教學探微

葉峰

摘 要：著名物理學家錢學森先生說過：“模型就是我們對問題現象的分析，利用我們考究得來的機理，吸收一切主要的因素，略去次要的因素所創造出來的一幅圖畫。”物理是一門以科學實驗為基礎的自然科學，從伽利略開創近代物理研究的先河開始，實驗驗證法就是物理學科研究的重要手段.偉大的伽利略之處將邏輯推理和實驗相結合思維，讓我們能夠對物理研究對象進行轉換形成用其他學科方法加以探究，從而形成一定的探究模型，進而解決物理問題的一種方法，使物理學的研究如虎添翼，促進了物理學的學習和研究。

關鍵詞：物理教學；構建模型；特點和種類；作用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼： A 文章編號：1992-7711（2015）20-001-01

一、什么是物理建模

物理建模的定義：物理模型是一種理想化的物理情況，也是物理知識的一種直觀簡單表現形式，研究者在進行理論研究時通常都要從建造“模型”入手，利用抽象、理想化、突出主要因素、忽略次要因素、類比、各種數學方法等手段，把研究對象的物理本質特征抽象出來，構成一個非本質的物理概念概念或實物體模型系，處理物理問題的一種思維方法。從本質上說，分析和解決物理問題的過程，就是構建物理模型的過程；我們平時所說的解題時應“明確物理過程”，在頭腦中建立“簡單、清晰的物理情景”，本質就是指構建物理模型。例如，幾乎所有的天體運動的問題都可以用勻速圓周運動的知識去求解，所有可以歸為圓周運動模型。但是在許多實際問題中，運動現象、運動狀態、運動過程不顯而易見，而是隱含較深，必須通過理性的分析、判斷等思維過程后才能建立起實際的模型。

二、物理模型的特點和種類

1. 中常見物理模型的種類

（1）研究對象理想化模型，例如：質點、剛體、理想氣體、點電荷、恒壓電源等；（2）運動變化過程中理想化模型，如：“自由落體運動”、“類平拋”、“熱平衡方程”等等。這些都是把復雜的物理過程理想化了的“物理模型”。

2. 物理模型的特點

（1）物理模型是形象性和抽象性的辯證統一體，物理模型的建立需要我們舍棄次要因素，把握主要因素，化復雜為簡單，完成由現象到本質，由具體到抽象的過程，而模型的本身又具有簡單、直觀、形象的特點。（2）物理模型是理性和猜想的辯證統一，物理模型不僅能解決已經發生或者我們已經了解的現象，而且可以通過先前獲得的科學知識為科學依據，經過批判、推理等邏輯上的一系列嚴格論證；即具有一定的科學性；理想模型又可以解決現實生活中后人遇到的問題，因為模型來源于現實，又高于現實，是抽象思維的結果，所以當模型經過驗證又有可能才有可能發展為理論，盡管理論未必百分百正確，但在一定的情況下完全可以解釋、解決一部分問題。例如，波耳氫原子理論并非十全十美，但是必定對電子軌道的解釋提供了一種可信的方法，這是經典物理無法做到的。

三、物理建模的作用

1. 構建模型，為物理教學難度“減負”。當在教學中遇到難點，可以通過建立物理模型使學生對教學難點有直觀、全面了解與領悟。在構建物理模型的過程中，使得物理教學難點簡單化主要有以下步驟。（1）指導學生對物理概念的理解。在建立物理模型前，如何建立模型和建立何種模型要適當合理的進行引導，以較好的學生帶動整體學生的思考和討論，使學生在建立物理模型前，就對該物理概念有了部分的認識，并且朝著教師規劃的方向，進行模型的建立。（2）培養學生對模型的簡化、概況能力的培養。在構建物理模型的過程當中，充分發揮學生思考與動手能力，培養學生在構建物理模型時抓住物理概念的主要因素，忽略次要因素等的構建物理模型的思想以及抽象性概況能力的發揮。因此，對晦澀、難以理解、深奧的物理情景軟化器難度，使學生能夠直觀認識的物理概念，通過構建物理模型，再使得學生在對物理概念的形象性思維上得以鞏固和提高，鍛煉了學生理解物理概念的能力，同時，又使得學生針對具體的物理概念又有了一個立體的、形象性記憶，無疑簡單化了物理教學中的難點。

2. 活用模型，使知識“樹形化”。當物理模型構建到一定數量、一定的層次之后，學生可以通過靈活地運用各種模型，相關的概念之間進行串聯、并聯，綜合性起來以復習，構建自己的物理知識網絡，這樣做可以增強復習效果，使所學知識融會貫通，使學生將物理知識聯系成有機整體。這個尤其對高中處于畢業階段的學生更有積極的意義。學生對已知的物理知識加以復習，并且因為通過物理模型教學，使得所學到的知識得到了有機的聯系，構架出物理知識個體與個體之間有機的聯系，舉一反三，知其一而聯系其二，使得所復習的知識不再單單是容易遺忘的個體，而形成線性交叉結構，方便聯想記憶，最終構架成學生腦海中的物理知識網絡。

3. 模型教學法促進創新能力培養。在通過物理模型記憶，將物理知識串聯思維之后，其后必然產生的思想就是將這一系列的知識加以整合，這就無形中激發了創新能力。在通過對物理模型所展現的物理概念的連續記憶中，物理模型個體與物理模型之間，物理概念個體與物理概念個體之間發生聯系，必然導致不同物理模型和不同物理概念的碰撞和組合，使得有機整合物理模型以融合一定數量的物理概念的想法得以萌生，激發了學生的創新意識。而一旦學生將想法付諸行動，并且創造出新的物理模型，這無疑促進了創新能力的培養。學生通過自己所學到的知識，使其服務于社會才是學習的最終目標。

[參考文獻]

[1] 物理學科教育學.齊際平.首都師范大學出版社，2002.

[2] 物理教學論.查有梁廣西教育出版社，1997年.

[3] 論高中物理教學中學生建模能力的培養.左雄.湖南科技學院

學報，2007，28（4）.