培養高中學生建構物理模型能力的實踐研究

楊玉梅

摘 要：物理建模屬于物理學中普遍又基礎性的一種科研方法。對高中階段物理教學而言，物理建模是其中不可或缺的重要內容，同時物理建模能力地提升也是新時期高中生進行物理學習必備的基礎性能力。

關鍵詞：高中教學;物理建模;能力培養;探析

引言：物理建模的目標立意即為了探尋物理事物內涵要義，運用分析、綜合、類比及分類等思維方式，探析物理學中各類既定事實及信息化數據，從而有機將物理體系明晰、簡潔化，后續獲得物理體系構架及特性等的闡述?？傊?，建模屬于物理學研究的基礎性方式，且直觀地呈現出了物理科學的具體探究過程。

一、當前物理建模教學中實存的相關狀況

（一）較難透過現象抓本質

1、物理問題處理時涉及對象較為多元，因而學生思維方式上易被問題外觀特征所誤導，該狀況不利于他們解決物理問題時可“透過現象找到本質”，后續很難從具體問題中汲取有效信息及建構適時物理模型，在思維認知方面存在一定阻礙。

2、傳統固式化物理教學限定下，受眾學生在物理問題處理期間總過度的“精細化解題”，即解答困惑時考量要素較苛刻，很難去自主排除不必要因素等，該類過于中肯、近乎脫離實際的問題處理心理，常不利物理建模及發散思維。

（二）固式化既定模式深化，缺少靈活變通

實踐教學了一定基礎性物理模型學識后，譬如單擺、簡諧運動等，學生們常會自主構建起一定思維定式，該固式模式的深化較缺失能動變通性，使得學生面臨客觀物理題型時，總會不假思索地生搬硬套固有模型，該做法常難以高效解決實際問題。

（三）客觀的思想、方法及模型意識亟待提升

該方面主要體現在受眾學生在面對物理題型時，總是缺少將具體題型升級及轉變為相應模型的能動自主意識;此外，日常物理學識學習中，實踐對模型要義領悟不夠透徹。

二、提升與培養學生物理建模能力的相關要措

（一）教學中引導學生加深對物理建模內涵的認知

物理教師在施教過程中，應當使學生們悉知建模的內涵、相關的類別分化、建模的優勢所在等等，以更好地使得學生領悟其現實意義并主觀能動去實踐運用。例如，在實踐教學《平拋運動》相關學識期間，教師基于自由落體運動、現實生活中的拋體運動現象等學識，來適時構建體系化的平拋運動物理的模型，針對實踐應用題型來科學引導學生運用自身掌握學識等，去有機建構創新型的物理學識網等。而并非單一性地教授學生該項運動是水平勻速直線運動與豎直自由落體運動的組合等。

（二）提升學生的物理建模能動意識

1、更多引導學生基于生活實際自主性進行模型構建。該方式主要是指學生在實際生活情境中自主聯想到相關已有物理模型。例如，生活中平滑桌面上的小綠植被不經意撞落，可以聯想到物理中的“加速度”、“自由落體”等學識定律模型;當家庭內洗衣筒轉動甩干水分時，可以聯想到“引力”相關已有物理模型等。

2、教學期間實踐解決物理困惑與汲取物理學識時，為了更好地使學生將認知的物理模型聯動生活實際，教師可積極塑造相關實際性的教學情境。比如，更多運用校內的配套物理實驗室，以更好地為班級學生提供實踐操作等實驗服務，從而有效加深學生們的直觀化物理模型印記，后續利于物理模型建構思維的良性培育，這種方式也可以較大程度上提升學上面的實踐物理建模能力素養等。

3、有機引導學生貫穿建模思維去時效性處理物理困惑。該方式可在實踐性的探析、綜合、對比與分類等途徑的基礎性，更加深化學生們的物理建模能動自主性意識，這對于他們進行物理科學研究等有極大地助推效用。例如，一項關于物理假想模型的構建，具體內容如下：英國物理學家盧瑟福通過α粒子散射實驗檢驗原子無核模型時，發現占萬分之一的α粒子散射角>90°，甚至等于180°的大角度散射。他將原子內電子繞核運動與太陽系中各行星繞太陽運動加以類比，提出了原子的行星式有核模型。但是由于類比的偶然性，該模型無法解釋原子的穩定性以及原子分立線狀光譜的現實。

4、適時對學生進行專項化物理建模特訓。具體的物理模型?？捎行Ы鉀Q生活中的實踐性問題，相對而言配套教材的設定內容有一定的范圍約束性，這樣常使得眾多學生難以有機達成對具體問題的模型化轉化。例如，可引導學生們多利用課余時間運毒課外物理素材、科普雜志等;還可日常更多從相應科教節目等之中拓寬物理學習視野等，如《我愛發明》等。

（三）強化學生模型思維能力

物理建模的思維方式較為多元，譬如類比、概括、分析等。具體相應的作法如下所示：

1、實踐教學進行中，教師為了拓展學生物理建模思維意識，可在實踐教學期間應用直觀化物理模型來加深學生領悟等，比如借助電子教學課件、特定的教具等輔助性要素。

2、鼓勵學生能動自主實踐運用物理模型。該方式可在實踐困惑解決過程中提升與強化學生們的物理模型思維意識。例如，物理學在建構物理模型時，也在不斷建造表現物理狀態以及物理過程規律的數學模型，而數學模型本身具有近似性，所以實際分析解決具體問題時，如果一味追求精確求解，常會適得其反，甚至將自己限定在繁雜的數學計算中。比如計算氫原子能級時，以原子核式結構模型為對象，選定γ=∞時的勢能為零。再比如單擺的擺線與豎直方面的夾角不得大于10°，使弧線計算轉化為三角計算等。

三、結束語

物理建模是科學探究物理學的基礎性方式之一，該模型思維貫穿體系化物理教學全過程，因而對高中生施教期間應尤為關注對他們該方面的培育與強化。

項目來源：廣西貴港市2018年度教育科學研究A類課題，課題編號：2018A026

參考文獻

[1]楊翠菊.高中物理教學中的模型構建及其實踐[J].課程教育研究，2018（38）：175-176.

[2]李偉志.高中物理教學中培養學生的建模能力[J].中學生數理化（教與學），2017（6）.