建構(gòu)物理模型　培養(yǎng)解決問題能力

摘 要：物理學(xué)科本身對學(xué)生的抽象思維和分析能力要求較高，特別是一些復(fù)雜的物理過程對于思維能力相對較低的初中學(xué)生而言，理解起來的確具有一定的難度.而如果我們在教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)正確的物理模型，讓學(xué)生在紛繁的物理過程中把握問題的本質(zhì)，則不僅有助于學(xué)生輕松理解物理過程，快速解決物理問題，更能培養(yǎng)學(xué)生良好的物理素養(yǎng)，對學(xué)生以后的物理學(xué)習(xí)起到積極的推動作用.

關(guān)鍵詞：物理模型;解題能力;策略方法

中圖分類號：G632 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2020）11-0054-02

初中是學(xué)生第一次接觸到物理學(xué)科的時期，抽象的物理概念和難懂的物理知識對于學(xué)生理解物理、感悟物理造成了一定的困難.因此，直觀且簡潔的物理模型在這個階段就顯得極為重要.通過建構(gòu)物理模型，學(xué)生對很多問題迎刃而解，解題效率也得益大幅提升.但物理模型的構(gòu)建是有邏輯和順序的，更要循序漸進，這就要求我們教師在平時的教學(xué)中，通過科學(xué)有效的方法，巧妙的進行滲透.

一、對象模型，忽略次要因素

要想建構(gòu)模型，我們首先得清楚研究對象.同時，一個研究對象并不只有單方面的特點，更多時候會有很多研究方向.因此，這時候我們就需要引導(dǎo)學(xué)生忽略其次要因素，才能迅速建構(gòu)對象模型.

初中階段，物理教學(xué)是按照“聲、光、熱、力、電”的知識體系完成的.在教學(xué)過程中，這些內(nèi)容都或多或少地突破了學(xué)生對于其原本的認(rèn)知.在八年級上冊第四章，教材分別從光的直線傳播、光的反射和平面鏡成像等方面對“光現(xiàn)象”進行了探討.筆者在教學(xué)中準(zhǔn)備了小鏡子和激光筆.通過將激光筆照在鏡子中，不斷調(diào)整鏡子的方向和位置，讓大家在墻上看到不同位置的紅點.同時，我還讓大家通過激光筆和鏡子自行嘗試進行紅點的控制和調(diào)整，感受光線變化的規(guī)律.至此，向大家提出了一個問題：大家認(rèn)為光線的傳播是有規(guī)律的、可控的嗎？大家的答案是肯定的.那么，為什么日常生活中我們對此沒有感受呢？大家思考了一段時間，得出了相對合理的結(jié)論：現(xiàn)實生活中的光源是非常復(fù)雜的，大家互相制約和影響，所以光線的特點很難顯示出來.課堂的最后，我做了一個小小的總結(jié)：任何物質(zhì)本身的運動和變化都是有規(guī)律和邏輯的，我們在探究過程中一定要想辦法將其特點放大，才能突出主要因素、忽略次要因素，進而得出“光線模型”的結(jié)論.

生活中的各種現(xiàn)象都是可以用科學(xué)解釋清楚的，但由于大家對此早已習(xí)慣，因此很難從這個怪圈跳出來.我們教師要做的就是引導(dǎo)學(xué)生開始注意日常生活中的科學(xué)現(xiàn)象并學(xué)會探究，善于從紛擾的事物中提煉出有價值的信息，摒棄無用的干擾因素，加以甄別，這樣才能有效建立對象模型，為建構(gòu)正確的模型奠定正確的基礎(chǔ).

二、條件模型，忽略所處條件

像光線一樣，生活中別的問題也會被各種各樣的因素所影響.研究起來，如果沒有取舍，不僅會費時費力，得出的結(jié)果也很可能會有很大的偏差.因此，我們一定要教會學(xué)生根據(jù)所求問題進行條件的判斷和取舍.

在物理語言表述中，經(jīng)常會出現(xiàn)有“光滑面、輕質(zhì)桿、輕繩”等情況，這就是條件模型的體現(xiàn).在這些所給條件中，本身就已經(jīng)忽略了條件中一些摩擦力和重力等不重要的條件.那到底哪些應(yīng)該列入考慮而哪些條件又該舍棄呢？在“簡單機械”一章中，我們學(xué)習(xí)了杠桿的知識.按理來說，杠桿原理并不能簡單歸納到力矩的平衡上，因為杠桿本身的重力對平衡結(jié)果也有很大的影響.但初中階段的課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的要求并沒有這么高，主要目的還是了解力矩的平衡原理.因此，我讓同學(xué)們通過動手操作與實踐進行了探究.在實驗室擺好儀器后，我讓大家不斷改變杠桿的中間位置和兩邊砝碼的重量，探究平衡時力矩和力臂的特點.進行多組實驗后，我讓大家共享實驗數(shù)據(jù).通過這么多份數(shù)據(jù)，同學(xué)們也都得出了結(jié)論：砝碼相比與杠桿的重量越大，平衡條件就越接近于所學(xué)的杠桿原理.所以說，直到現(xiàn)在，大家才真正明白物理語言中“輕質(zhì)桿”的真正含義.

不僅僅是杠桿原理，在別的內(nèi)容中同樣有條件模型的建立.如機械運動中的光滑面和簡單機械中的輕質(zhì)滑輪等.在這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，教師一定要讓學(xué)生真正理解哪些條件應(yīng)該忽略以及忽略的原因，學(xué)生才能學(xué)會條件模型的建立.

三、過程模型，忽略具體過程

研究物體時，除了對象和條件，運動過程同樣應(yīng)該得到重視.在實際過程中，物體被各種因素影響，運動一定是會有偏差的.但這種偏差不可控也很難測量和計算.因此，學(xué)會忽略中間過程且進行過程模型的建立，是非常有必要的.

在“機械運動”一章中，我們共同探究了用速度描述物體運動的快慢以及平均速度的測量.這一塊內(nèi)容我是以百米運動員在賽場上的成績?yōu)槔M行講解的：小明在參加百米賽跑過程中，前70米用了9秒，最后30米沖刺階段用了3秒，請描述小明的速度變化并求出他這一段路程的平均速度.由于過程模型意識還不強烈，學(xué)生們對于這道題并沒有一個正確的總體思路，總是在拘泥于一些細節(jié)：前70米過程中小明的速度是否有所變化、小明在跑步過程中是否相對跑到有所偏移導(dǎo)致路程增大等.接下來我對學(xué)生提出的問題做出了具體的解釋：首先，小明的運動不可能是恒定的，但沖刺階段一定比前面的階段速度要快;第二，直線運動中些許的偏移一定是有的，但在整個過程中占比很小，足以忽略;最后，這一類細小的因素是數(shù)不完的，一定要學(xué)會忽略，不然計算也很容易出錯.最后，大家也理解了過程模型，對我提出的問題做出了正確的解答：小明前面階段的運動速度小于沖刺階段，整個運動過程的平均速度為100÷12=8.3米每秒.

勻速直線運動是一種對現(xiàn)實運動的理想化提煉，更是一種理想化模型，這樣一種模型的建立需要我們教師在平時的教學(xué)中潛移默化的引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)會對日常身邊熟悉的物理現(xiàn)象進行加工取舍，提煉其中最核心的關(guān)鍵.對此，教師一定要對學(xué)生思維進行重塑，有整體觀念，不拘泥于細枝末節(jié)，這樣才能在點滴之間促進學(xué)生建構(gòu)起正確的模型.

總之，抽象的物理知識和復(fù)雜的物理過程對初中學(xué)生來說具有一定的困難，也無疑會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)自信.但通過幫助學(xué)生樹立模型意識，引導(dǎo)學(xué)生對物理模型進行構(gòu)建解讀，學(xué)生的思維會更加直觀，解題也會更加流暢，學(xué)生的物理能力也會在在潛移默化中得以提升.

參考文獻：

[1]習(xí)文軍.建構(gòu)物理模型突破解題瓶頸[J].物理通報，2013（11）：58-61.

[2]陳雪.高中物理教學(xué)模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)[J].高中數(shù)理化，2014（20）：41.

[3]趙文海.培養(yǎng)建模意識 提升思維能力[J].新課程研究（上旬刊），2009（1）：132-135.

[責(zé)任編輯：李 璟]

收稿日期：2020-01-15

作者簡介：邵靚（1982.11-），男，江蘇省常熟人，本科，中學(xué)一級教師，從事物理教學(xué)研究.