物理教學過程中的模擬法

◎曹曉惠

在物理教學過程中有很多物理概念，物理知識比較抽象，學生難以理解，所以不能很快掌握。在實際的教學過程中，使用與所學知識相似的模型并模擬來間接地研究原知識的規律，這樣可以使時過境遷或稍縱即逝的自然現象或過程在物理教學過程中重現，可將現象簡化或進行時空的放大、縮小，可對那些既不能打開又不能從外部直接觀察其內部狀態的系統進行研究。特別是解決那些尚無有效的儀器可演示的實驗，模擬法則成了一種重要的輔助手段。

物理教學中的模擬法，根據其特點的主要功能，并結合本人實踐，分為一下四類。

一、對象模擬

用相似的而又能反映事物某方面規律的客觀實體來代替研究對象。可以突出客觀實體的主要矛盾和本質特征，摒棄次要的非本質因素，使研究對象從客觀實體中抽象出來，如：在講解電流的形成時，運用對象模擬法，用人流（隊伍）的形成來模擬電流的形成，這樣使學生開闊了思路，理解了本來做無規則運動的電荷做定向移動就形成了電流。

二、物理相似模擬

在科學研究和工程技術的許多領域中，人們常常希望利用相似現象代替實際現象的研究，以便使我們可能在一定程度上預言某些在目前尚無法達到的條件下出現的情況。例如：在講解分子運動論的初步知識時，講到分子之間的相互作用力什么時候表現為引力，什么時候表現為斥力時，什么時候斥力引力相等，向學生直接灌入學生難以接受。這時就把院子里的一大堆火當作一個分子，把學生自己作為另一個分子，這樣學生就會很快牢記和掌握。

導體容易導電，絕緣體不容易導電的原因單從定義上很難理解，這時就用正在上課的學生代替絕緣體中的電荷，由于大量的學生被老師束縛在教室里，所以不能自由跑動，絕緣體中的電荷幾乎都被束縛在原子或分子的范圍內，不能自由移動，所以不容易導電。而導體中的電荷就像下課后的學生很自由能隨便跑動，所以容易導電。這樣收到了良好的效果。

三、過程模擬

把具體物理過程純粹化、理想化，并根據其本質特征而設計的一種模擬過程。其特點是過程簡化。

電流的定義抽象，電流的大小學生難以理解，可以用不同時間通過學校大門的人流量來模擬，上課時間通過大門的人流量小，放學時間通過大門的人流量大，就是通過比較相同時間（1min或1s）通過門口的人數得到的結論。那么電流是電荷定向移動形成的，電流的大小可以用1s內通過導體橫截面的電荷量來表示，這樣學生易于理解和掌握。“短路”對學生來說是個難點，先用演示實驗讓學生看到“短路”現象（被短路的小燈泡熄滅了），接著以人過河來模擬解釋這種現象，過河沒橋時人只有糖水過河，當有了橋時沒人去蹚水（阻礙大）了都會從橋上走過——走捷徑。使學生知道短路現象就是電流選擇阻礙小的路徑走不走阻礙作用大的用電器過，這樣使學生在辨認電路時不但認識電源短路還能辨別部分短路，從而使學生既突破了難點又受到一次生動的方法論教育。

四、模擬放大

在物理概念和規律教學中，學生往往對那些不易觀察或不能從外部直接觀察其內部狀態的規律，因缺乏形象的感性材料而引起思維障礙。模擬放大能抓住本質特征，展現其生動直觀形象，從而促進思維順利進行。

摩擦力的產生學生往往只考慮動摩擦而忽視了靜摩擦，對靜止的物體也會受到摩擦力不能理解，靜止的物體是否受到摩擦關鍵是有沒有運動趨勢。在教學中用長毛板擦來模擬放大物體的運動趨勢，用吹塑紙模擬斜面，則斜面被壓和物體向下滑動趨勢一目了然。

在電路中關于開關的作用，有些學生往往認為電流流到開關處才會因開關斷開而停止流動。所以當開關斷開時，開關之前（即電源正極與開關之間）的用電器仍可因有電流而工作，這時可以叫幾個學生站成一列隊，然后以老師的口令代替開關。以學生模擬電荷，喊齊步走這些學生同時走動，然后又喊立定，所有的學生不管走在什么地方都會因老師的口令而停止運動，這樣使學生知道開關打開好比喊立定，整個電路上的電荷都會停止移動，整個電路中都沒有了電流，使學生在輕松愉快的氣氛中加深對此現象的理解。

綜上所述，模擬法作為科學研究中的一種最基礎的方法，已在物理教學中日益受到人們的重視。這種方法，必將在開拓設計思路，激發學生興趣，突破教學難點等方面發揮作用。