物理模型在中學物理教學中的應用

井天一

摘要：隨著物理學科核心素養的提出和新課程改革的穩步推進，物理模型教學備受關注，對于模型建構教學也提出了更高的要求。物理模型是物理教學的重要內容，也可以提升中學生學科思維能力和物理知識點的精細理解。在對于中學物理學習的相關內容進行探究的過程中，物理模型有著重要意義。本文通過對物理模型建構存在的問題、影響因素進行論述，提出教學策略。

關鍵詞：中學物理;物理模型;教學策略;核心素養

引言

社會經濟迅速發展，帶來了物理科技人才需求的巨大缺口。以此為契機，教師們需要培養學生的物理學科核心素養，推動教育方式的創新靈活。在新課程標準中，格外強調要培養學生對于物理學科特點和物理學科本質的認知與理解，物理模型是核心素養與科學思維的重要構成因素。物理模型是人們通過科學思維把物理學研究的對象進行抽象描述，賦予其研究的價值。中學物理課本中有許多物理模型（如;質點，光滑表面等），運用好物理模型建構，不僅可以加深學生的知識理解，還可以深化拓展其學科思維和對于自然現象的認識。

一、物理模型的概念

物理模型是對于物理現象的理想化處理，模型突出我們研究重點而忽略次要因素（通常次要因素不影響我們的研究對象），抓住問題特點本質特征，使復雜問題簡單化。構建物理模型是一種研究問題的科學思維方法。比如質點模型，我們忽略了其體積或形狀的次要因素，而當成一個“點”，在運動學等有著重要應用。總之，這是利用了思維方法加強科學知識內容的展現。中學階段的物理模型是分為三類：物質模型、狀態模型、過程模型，從研究對象、物質特點，物理運動的狀態及其條件，運動變化、物理變化的情況出發，探求物理現象的本質及其規律。

二、物理模型的內涵

現實的物理問題或規律往往都很復雜，為了更好地解決問題，我們需要物理模型建構，使問題更簡便，更直觀，更能透露出科學本質。物理學是研究自然界物質運動的基本規律、基本建構和相互作用，其本身的研究就具有抽象性，也是適合于模型構建。同樣的，在中學的物理教材就有大量的物理模型，并且往往深入各個知識點，在從事教學過程中需要格外注意。

1.抽象性與形象性的統一

物理模型的抽象性是對于客觀事物的外在現象經過抽象思維而構建的，不同于現實主體，物理模型是抽象思維的產物，抽象性是物理模型的基本特征之一。形象性是在于物理模型建立過程中就應該得以體現，能夠簡潔易懂地表現出客觀事物的本質特征，忽略了次要因素卻要保持其形象性，要使物理模型簡潔而直觀，能讓人“一眼望穿”而易懂。物理模型的抽象性和形象性分別產生于它建立的過程與目的，從過程到目的，從抽象到形象，抽象性服務于形象性，而抽象性又需要形象性保持研究的合理進行，物理模型不僅是高度抽象的，也是客觀事物特征的直觀反映，這也是一種辯證的統一。

2.科學性與假設性的統一

物理是嚴謹的學科，物理模型就更需要嚴謹的科學分析總結，然后才能利用抽象思維建立合理的物理模型，因此就具有高度的科學性。另一方面，實際物理問題往往十分復雜，為了研究主要點而忽略了次要因素，減低了難度，為了方便物理模型的創建而需要作出合理科學的假設。對于不同情況，主要因素和次要因素是可以相互轉換的，不同的假設也需滿足于科學性，使物理模型不失科學性，又與假設性相適應，二者是統一的。

3.美學性

物理學是一種自然學科，歸納自然客觀事物的規律，各種物理定律、規律、模型要與自然和諧而統一，這是一種簡潔美、和諧美和新奇美。物理探索分析大自然，了解其規則，創造了物理模型，也帶來了模型之美。在創造抽象性的物理模型中是以人的美學為基礎的，讓物理模型充滿了美的元素，也利于中學生的物理教學與知識理解。

三、物理模型的應用策略

物理模型不僅是物理知識體系的和諧應用，而且也是模型建構教學的重要思想。皮亞杰建構主義學習理論強調模型建構作為教學過程中的教育起點，使學生在模型建構的基礎上，發展物理學科思維，提升物理學習興趣，促進知識遷移創新學習而加強創新精神和實踐能力的錘煉。讓學生理解復雜的物理概念，增強對于自然的親切感和理解，物理模型建構對于中學生的學習有著重大意義。

1.注重物理概念的形成與指引

中學的物理知識點是多而雜的，在物理模型建構的方法運用中，讓學生充分理解知識體系的聯系，理解物理模型建構的原則與內涵。教師要深刻地講解物理模型的應用，軟化直接知識的講解，把抽象的知識化為形象的模型，成為知識的載體，成為師生知識交流的橋梁。對于其假設性，教師應講清楚其條件限制以及這樣假設的科學性，使知識體系連貫清晰地呈現在學生面前，要把握知識的細節與差異。同時對于物理學史中的物理模型建構的事例，也可以讓學生了解知識體系的發展演變，物理模型建構的新代舊過程，從而培養他們的探索創新精神和發展眼光。

2.物理模型的生活化應用

中學生正處于青春期，普遍叛逆且好動，枯燥繁雜的知識吸引不了他們的注意力，或容易使他們懈怠下來。這就需要教學“生活化”，變枯燥的物理概念為有趣的生活現象。物理本身是研究自然現象的，正因為如此，教學要使物理貼近實際，加強理論與實踐的聯系。同時加強學生運用物理模型建構解決物理題目、生活現象的能力，對于學生的生活學習都是有很大益處的。

3.教學技巧與多媒體輔助教學

教師的語調、情感、態度等都會影響學生的上課效率，教師的言語技巧、專業化素養也都影響教學成果，這些應該引起教師的重視。多媒體輔助教學是現在教學的流行趨勢，PPT、視頻等都會有助于物理模型的直觀展示，進一步加強了課堂教學效果，對于物理模型構建有著非常好的助益，最終也能轉化為學生腦海中的知識體系。

總而言之，中學階段，物理模型是非常重要的內容，教學過程中要關注物理模型的內涵、建構過程和思維方式。從本質上為學生們答疑解惑，深度學習物理知識，也使學生們能很好掌握模型解決問題的能力，提升學習質量。

參考文獻

[1]牟小峰.淺談物理模型在高中物理學習中的作用[J].新課程，2020，（3）：212-213.

[2]陳龍江.物理模型在物理教學中的應用[J].考試周刊，2019，（24）：149.

[3]錢勇.重視中學物理模型思維能力教育[J].數理化學習（教育理論），2017，（12）：30-32.