基于物理核心素養的學生物理建模能力培養

周其達

摘? 要：核心素養的培養是新課程改革工作中的主要要求，而在物理教學中，學生建模能力的培養對學生良好思維能力的培養具有至關重要的作用，能夠很好地促進學生物理素養的提高。物理建模能力是物理核心素養中非常重要的一部分，教師要能夠以此為依據進行物理題目以及物理教學內容的設計，從而使學生的建模能力得到提高。

關鍵詞：物理建模;物理學習;模型分類

同初中物理相比，高中物理知識顯得更為抽象和復雜，對學生的思維能力要求很高。同時，高中物理課本中的圖畫減少，文字增多，在無形中增加了學生對物理知識的理解難度，使學生出現了物理學習非常吃力的情況。伴隨著高三物理復習過程中大量綜合題的到來，越來越多的學生覺得無從下手，因此通過建模的方式能夠有效幫助學生掌握物理知識，形成清晰的物理思維，不斷簡化物復雜的物理知識，找到解決物理題目的思路，使學生能夠在學習的過程中不斷增強自身的自信心，找到物理學習過程中的有效方式，提高自己的物理學習效率和質量。本文對基于物理核心素養的學生物理建模能力培養進行了探討，希望能夠為高中物理教學事業的發展做出貢獻。

1.物理建模能力的培養

1.1對象模型———培養學生思考能力

物理對象是物理教學中的一個重要定位，通過建立對象模型，能夠使所研究的物理對象簡化，從而采用更加有效的方式提高學生對物理知識的理解能力。很多學生都覺得物理知識難以理解，其實就是不知道如何將物理對象簡化，在聽課過程中聽得似懂非懂，在課下做題的過程中還是一頭霧水，不知道如何通過更好地方式促進自身對物理知識的理解。因此，教師應該教會學生物理建模，通過建立對象模型來使物理知識變得更加清晰，使物理解題思路能夠變得一目了然，使學生能夠很容易找到解決問題的方法。

例1：有一定質量的理想氣體，處在 A 狀態時，溫度為 tA = 57℃ ， 氣體從狀態 A 等容變化到狀態 M， 再等壓變化到 狀態 B， A、 M、 B 的 狀態參量如 圖 1 所示. 求：

（1）狀態 B 的溫度;

（2）求 A 到 B 氣體對外所做的功.

解析：由題目可知，本題需要應用到理想氣體狀態方程，因此需要學生們進行理想氣體模型構建，使學生們能夠在對象模型中找到解決問題的方式。從“理想氣體”這幾個字可以想到本題的解答忽視了分子自身的大小、分子之間的相互作用力以及分子勢能，因此可以用理想氣體狀態方程完成對問題的解答。

（1）從 A 狀態到 M 狀態是等容變化， 所以不做功;從 M 狀態到 B 狀態是等壓變化，所以做的功為

這道題如果學生僅僅憑文字描述，無法充分認識到氣體對外做功的過程，因此也無法找到解題的思路和方法。因此，通過建立對象模型，學生能夠形成良好的物理思維能力，對物理解題思維變得更加清晰，從而使物理題目得到迎刃而解。

1.2過程、狀態模型——培養學生運用模型能力

物理學科中經常會涉及到很多過程和狀態的分析，學生需要擁有這方面的抽象思維能力，從而能夠在腦海中對過程和狀態進行推理，找到解決問題的良好思路。但是很多學生并不具備這種能力，因此需要借助過程、狀態模型來幫助學生進行分析和思考，使學生能夠充分理解題目的含義，提高解決問題的速度。在高考的時候，解題的速度能夠為學生節省大量的時間，從而更好地幫助學生取得良好的成績。

例2：在北京開往成都的國道上，有一段山路只能夠過一輛車。A、B 兩輛車在這條道路上向同一個方向行駛，A 車的速度為 10m/s，而 B 車的速度為 30m/s，B車在A車后面。由于天氣中霧氣很大，B車在行駛過程中直到距離A 車 600m 時才發現A車，于是連忙踩剎車。但是根據B車的制動距離，當B車完全停下的時候，需要再行駛1800m，如果A車沒有發現B車，依然按照原來的速度行駛，那么B車和A車會追尾嗎？

解析：這是一道典型的運行追及問題，解決這類題目的主要方式就是對兩輛車的運動過程進行分析。但是很多學生僅僅憑借對文字的思考，很難對整個過程進行分析，因此需要通過物理建模的方式，將兩輛車簡化成兩個點，忽略車的大小和形狀，從而建立起相應的物理模型。通過畫圖的方式將物理模型展現出來，學生就能夠對整個物理過程一目了然，從而很容易找到解決問題的思路。在開展運動過程分析的時候，可以通過畫如下示意圖的方式找到問題的答案。

當B 車減速到與 A 車的速度相同時， 所需時間為：v'B = vB-aBt，則t = 80s;在這段時間內 A 車的位移為：xA= vAt = 800m， B 車的位移為

所以，此時位xB=vBt-? ?aBt2 =1600m移關系為：xB=1600m > xA +x 0= 1400m，因此可以得出兩車在速度相同前就已經相撞了。

通過此題，學生可以通過加強相同題型的訓練，學會動態的建模過程，從而使學生能夠學會分析過程、狀態模型，更加高效地找到解題思路。

2.結束語

在開展物理核心素養培養的過程中，教師需要對學生進行科學思維的培養，通過加強學生建模能力，使學生能夠在物理學習的過程中將物知識化繁為簡，從而提高學生進行物理學習的效率和質量。學生在開展物理學習的過程中要能夠充分利用建模能力來提高自身對物理問題的解決能力，從而發現物理學習的樂趣。而在此過程中，用到最多的是建構主義理論，教師可以在建構主義理論的幫助下，完成對建立模型能力的提高，從而為學生物理建模能力的提高做出了貢獻。學生在學習過程中，要能夠充分利用物理相關概念，提高自己的邏輯分析能力，鍛煉自己的物理思維，不斷提高自己的物理核心素養，從而在物理學習上能夠更加得心應手，找到將復雜物理知識化簡的思路，從而更好地促進學生物理學習能力和物理水平的以提高。

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（作者單位：廣東省惠州市博羅縣博羅中學，廣東? ?博羅? ?516100）