構建物理模型實現高中物理科學思維進階的研究

摘 要：高中時期的物理知識過于抽象和難懂，對學生抽象思維能力要求很高，物理學科的教學基本上都是以物理模型為基礎開展的，物理模型可以看作是高中物理教學的重要載體，構建物理模型可以幫助學生充分理解物理知識，加深學生的理解和記憶，培養學生的思維能力，促進學生學科核心素養的形成。高中物理教學必須要重視物理模型的構建，通過物理模型幫助學生更好地進行物理學習，實現高中物理教學的真正作用，促進學生的全方位發展。本文主要進行建構物理模型實現高中物理科學思維進階的研究。

關鍵詞：高中時期;物理教學;科學思維;物理模型

隨著新課程改革的進一步推進，對于學生學科思維的培養和學習能力的提升有了更高的要求，在高中物理教學過程中，教師必須要打破傳統物理教學模式的局限，提升物理教學的有效性。高中時期的物理學科對于學生來講學習起來有著一定的難度，很多學生在課堂上可以聽明白相關的知識點，但是在解決實際問題的過程中，學生會無從下手，這主要是因為學生受到了自身思維能力的限制。學生存在著思維定式，知識的遷移能力較弱，想象能力不足，對于很對問題的認識不夠充分，學生的物理學習存在著諸多問題。物理模型的構建可以降低學生的理解難度，提升高中物理教學的質量。

一、高中物理教學現狀分析

（一）物理教學模式落后

長期處于應試教育背景下，很多教師在日常教學過程中習慣了灌輸式的教學模式，學生只能被動地接受，這樣的教學對于學生而言毫無吸引力。教師十分看重學生最后的考試成績，忽視了學生學習的過程中，成績成了衡量學生的唯一標準，這樣的唯分數論的觀念，使得教師在教學過程中偏向于理論知識的解決，教學內容側重于考試大綱要求內容，以及一些重難點知識，忽視了學生學科思維和學科素養的培養。[1]這樣的物理教學模式過于陳舊，傳統的物理教學模式早已無法滿足時代的發展趨勢，對于學生今后的發展毫無幫助，填鴨式的物理教學模式使得學生處于十分枯燥的學習環境當中，沉悶的學習氛圍對于學生學習是十分不利的，物理學科學習起來的難度較高，教師在教學過程中忽視了學生的核心位置，學生難以發揮自身的主觀能動性，長此以往，學生對于物理學科的學習積極性十分欠缺。

（二）物理教學內容單一

很多教師為了學生能夠考出一個好的成績，在物理教學過程中將教學的重點放在了教材內容的講解上，教師過于依賴教材，很少進行內容的擴展和延伸，這樣的物理知識和時代之間是脫軌的。物理教學內容的單一不僅無法滿足學生的學習所需，更難滿足素質教育改革的要求，素質教育強調要培養學生的學科核心素養，物理學科核心素養體現在很多方面，其中不僅要學生的學習能力、學科思維，還包含有學生的情感態度與價值觀，物理教學內容的單一將物理學科局限在了學生理論知識的培養上，這樣的教學內容對于學生今后的全面發展沒有實質性的幫助。高中物理教材更新換代的速度極慢，很多物理教師難以跟上時代的發展步伐，很少借助互聯網進行教學，引入網絡上豐富的學習資源，教學內容與時代發展的脫節，使得學生認為物理學習的意義不大，這樣的物理教學很難促進學生學科核心素養的形成。

（三）學生學習興趣不足

物理學科屬于理科性學科，對于學生的抽象思維能力和邏輯思維能力有著較高的要求，高中生雖然已經有了一定的學科基礎，他們掌握的知識結構卻不夠全面，學生對于一些復雜難懂的物理知識無法在短時間內接受，這就需要教師細心的引導。很多教師為了完成教學任務，十分看重課堂的有效時間，教師很少留出時間和空間讓學生來思考和探討，物理知識之間有著很強的連貫性，學生對于某一部分知識的不理解會影響到學生后續的學習。再加上學生的物理成績普遍不理想，學生在物理學習上花費了大量的時間和精力，學習成績卻不見提高，這在很大程度上會影響到學生的學習積極性，甚至有一部分學生會對物理學習產生畏懼心理，不愿意主動的進行物理學習，學生學習興趣的欠缺嚴重阻礙了高中物理教學的有序開展，對于學生的全面發展產生了反作用。

二、高中物理教學中構建物理模型的重要性

（一）有利于問題的簡化處理

物理知識受到其抽象性因素的影響，對于高中生來講學習起來十分費力，物理模型的引入可以簡化對于問題的處理，我們在這里所說物理模型，其實就是通過對于一些物理界中抽象原來的描述，按照物理學科特地的研究目的，采取思維形式對于原本的客體本質關系進行再現。通過對于物理模型的研究，能夠知道原型客體在自然界當中的運動規律和變化規律，這是一種十分常見的物理學研究方法，也可以稱之為物理模型，能夠讓復雜的問題簡單化，幫助學生教學分析和理解。

（二）有利于學生掌握物理知識

物理模型在高中物理教學中的應用可以將抽象內容變得具體生動，從而提升物理教學的有效性。高中物理涉及的內容十分豐富，其中牽扯到的知識點很多，這一時期的物理學習對于學生的邏輯思維能力有著很高的要求，借助物理模型進行課堂教學，在很大程度上可以減輕教師的教學壓力和學生的學習負擔，有利于學生充分全面的掌握物理知識，理解物理概念，可以熟練應用所需內容解決物理問題，實現物理教學的真正意義。

（三）有利于學生物理思維的提升

在高中物理教學過程中，物理問題的處理和物理模型的建立，都需要建立在對于物理問題充分分析的基礎之上。在實際的物理教學過程中，物理教師需要對于物理模型的設計思路進行詳細的講解，讓學生可以從中得到思維的啟發和鍛煉，通過反復的訓練，對于一些復雜的內容學生也會找到解決的突破口。思維的訓練可以讓學生對于難以理解的物理問題進行具體的分析，從而開闊學生的思路，讓學生找到物理知識本質上的規律，可以對物理模型討論得出的結果進行完善，將此應用在實際問題的解決過程中。

三、高中物理教學中構建物理模型的措施

（一）加強學生對物理知識的感性認知

物理模型思維法在高中物理教學中的應用對于學生感性認知的提升很有幫助，高中物理研究的內容基本上都是一些對于特定狀態的構建，其中涉及了很多對于物體運動的研究，這就需要學生具有一定的感性認知能力。在傳統的物理教學過程中，只要依靠教師口頭上的講解，學生對于物理運動這一動態化的過程很難形成直觀的理解。借助物理模型進行教學在很大程度上可以彌補傳統教學模式的不足。教師可以通過一些相關的物理模型來演示運動的過程，有針對性地引導學生，打開學生思維的廣度和深度，讓學生能夠更好地想象出物體的運動過程和運動的方式。[2]在高中生對于物體運動有了一個形象具體的感性認知之后，才能夠更好地研究分析后續的問題，物理模型的建立可以說是對知識教學的一種輔助。例如在分析垂直固定桌面上有一個等距離的螺旋線圈，長度假設為L，總體的高度為H，將一個鐵質的小球穿在線圈上，小球從靜止開始，不受摩擦力的滑落下來，求出小球從最高點到桌面所用的時間。這一問題若是簡單地用文字語言來進行描述學生很難在腦海中形象一個清晰的運動場景。在此時教師若是幫助學生構建物理模型，引導學生進行分析，讓學生采取“無限分割法”來思考，就可以有效降低學生的理解難度，幫助學生對于問題形象一個準確的認識。

（二）注重高中生的物理思維的發展

物理模型對于學生思維的鍛煉有著積極的作用，物理模型可以促進學生思維能力的發展思維的培養可以說是高中物理教學的重點，對于學生今后的發展有著積極的作用。在高中物理教學過程中講解到一些物理知識時需要應用基本的物理模型，高中生接收到的物理知識可謂是日益豐富，隨著學生知識體系的擴產，學生的掌握的物理模型也會變得豐富起來。很多時候學生對于物理模型的理解會出現混淆的情況，學生對于一些模型之間的差異難以區分。在此過程中教師需要給予學生一些必要的引導，通過對于物理知識的梳理來幫助學生充分理解物理模型，同時幫助學生鞏固所學知識，促進學生思維的發展。例如在物理復習環節中，教師可以引導學生對于彈簧、輕桿、細繩等力學部分涉及的基本模型進行歸納總結，形象相對應的模型性概念。彈簧是一種常見的不計質量的彈性體，容易壓縮和產生形變，對物理既存在拉力有存在推力但是彈簧本身不會發生突發性的形變;輕桿則是一種不計質量的剛體，具有拉伸和壓縮形變的特征，具有拉力和推力;細繩則是不計質量的柔性體，很容易彎曲變形，可以進行拉伸，其長度延伸的尺度很不明顯。這些模型學生很容易出現記憶的混淆，教師需要幫助學生分析其中的差異，加深學生的理解和記憶，提升高中生的思維能力。

（三）注重學生的知識遷移能力的提高

高中物理教學的關鍵在于提升學生的知識類比能力和知識遷移能力，這可以說是高中物理教學的核心目標為，物理模型思維法在高中物理教學中的應用能夠有效培養高中生的知識遷移能力。高中時期的學生接觸到的學科很多，隨著學生學習的深入，學生會發現知識點之間存在著諸多聯系，對于一些概念性的東西，學生很容易出現記憶的混淆。物理教師可以通過模型的對比或者是相似模型的講解來幫助學生理解相關的知識，讓學生從更深的層次來感知物理內容，幫助學生來區分知識點之間細微的差異。這樣的方式對于學生知識類比能力和知識遷移能力的促進很有幫助，有利于學生學科核心素養的提升。例如在學習磁場內容的時候，教師要有意識地將磁場中的磁極中的知識和電場中的電荷所存在的相互作用力進行分析，幫助學生思維體系的形成，學生知識遷移能力的提升可以幫助學生更好地進行物理學習，在今后遇到類似問題的時間學生不至于無從下手，學生會聯系自己所學的知識進行問題的分析，找到解決問題的突破口。在建立相對的模型之后，教師可以從生活的角度出發，選擇一些生活中常見的事例，這些事情和學生有著緊密的聯系，學生對此得興趣很高，在學習過程中可以全身心的投入進來，跟隨教師的思路來進行分析，在此過程中教師可以引導學生來理解，讓學生應用所學的規律和知識進行類比遷移，從而提升學生分析問題的能力，幫助學生構建完整的知識體系。

結束語

在高中物理教學中構建物理模型是十分有必要的。高中時期的學生處于物理學習的關鍵時期，學生物理素養的培養和良好學習習慣的養成都要依靠教師來引導，物理教師需要認識到物理教學的發展趨勢，能夠順應時代的變革潮流。物理教師需要認識到當前物理教學存在的不足，立足學生實際和新課程改革方向，進行教學理念的更新，創新教學模式，引入物理模型教學，提升高中物理教學的有效性，促進學生學科思維和學科能力的提升，為學生今后的物理學習奠定良好的基礎。

參考文獻

[1]趙松年.對高中物理解題思維方法的探究與運用[J].教育教學論壇，2013，3（37）：72-73.

[2]顧建新.高中物理“理論教學”與“實驗教學”的互動與能動[J].中學物理（高中版），2012，8（3）：671-672.

作者簡介：陳理彬（1988.03）.男（漢），籍貫：福建省，本科，中學二級教師，研究方向：基于思維進階的物理學科核心素養教學研究，有效將核心素養目標滲透于課堂教學。從事一線高中物理教學工作多年，有著自己教學心得體會;教學技能扎實，獲得市級教學設計、公開課一等獎等，參加區高三質檢考試命題，并參與市級課題研究，致力于物理學科核心素養研究。