建模能力培養視域下高中物理課堂學習評價探究

福建省仙游第一中學 黃建煌

高中物理建模能力的培養是指教師在為學生講解完物理知識之后，引導學生通過建立相關的物理模型的方法去深入地了解物理知識。學生建模能力的提升能夠使其在動手實踐過程中將復雜的知識簡單化、抽象的知識形象化。但是，在具體教學中，僅以教師講解提高學生建模能力是不夠的，教師還應該通過課堂學習評價，培養學生物理建模實踐探究能力。

一、物理建模含義分析

物理是一門涉及面廣、涵蓋范圍大的學科，學生在高中階段所學習的物理知識體系更為復雜，這一階段物理知識包含的內容小到粒子分子，大到宇宙世界，學生在研究物理的各種形態及運動的時候會因為其空洞抽象而感覺難上加難。因此，教師如何幫助學生學習各種物理運動形態，并利用學習的知識內容構建物理模型，解決日常學習生活中的問題，是現階段高中物理教學實踐探究的重難點所在。

簡單來說，物理建模是指在特定的條件和狀態之下，利用知識分解以及重組的方式去展現物理現象的特征，將抽象化的物理內容進行簡單具體化的拆解組合，用被具體化之后的知識反映日常生活中的現象問題以及基本的變化發展規律。物理的知識體系非常龐大煩瑣，學生在學習的時候往往會被知識內部的復雜聯系困住，會容易混淆知識間聯系的必然和偶然。因此，教師要通過分析知識體系內容的主次因素、主次特點等，為不同建模水平的學生預設引導學生建模的可評價問題，通過適時跟蹤評價并進行講解，將知識先單一化再多元化，以培養學生的物理建模實踐探究能力，讓物理能夠靈活地深入于學習生活之中。

二、物理建模課堂的學習評價實施

（一）應用學習評價正確分析概念的建模教學

物理知識點相對而言比較復雜，學生在進行物理建模的時候，首先應當正確地理解物理知識，辨析不同物理主體在不同過程以及狀態之下的特性，然后再通過所掌握的知識，以建立模型的方式剖析事物的本質及現象。這說明學生在進行物理建模的時候，了解物理知識問題的本質特征是最基礎的。物理建模過程是指學生通過問題的本質解決實際情況。因此，教師在實際的建模教學過程中，應當制定不同層次可評價的建模預設問題，讓學生對知識進行充分的概念了解，教師可以通過對比或是思維導圖的方式，讓學生明確對不同階段不同物理主體特點的評價目標，從而進行高效且準確的建模。在建模的過程中，提升學生的物理模型意識，使其更加牢固地掌握物理知識。

例如，在建立關于力學的物理模型中，教師在讓學生利用三角形法處理有關動態平衡的問題時，就可以先從基礎性的概念出發，讓學生對知識概念有一個全面了解再進行建模。關于此問題，首先應該明確平衡問題，平衡分為二力平衡、三力平衡以及多力平衡。其次，應該明晰三角形的處理方法。在高中物理建模中的三角形法有三個法則：法則一為知道一個力的大小和方向，以及第二個力的方向情況，去判斷第二個力的大小和第三個力的方向以及大小的情況；法則二為知道一個力的大小、方向和第二個力的大小，要求分析第二個力的方向和第三個力的方向以及大小的情況；法則三為知道一個力的大小和方向，并且其他兩個力的方向都有依據地進行變化，判斷方向變化的這兩個力的大小情況。法則一和二都屬于動態的三角形法則，法則三屬于相似三角形法則。

針對上述問題，教師可制定相應的不同層次的隨堂學習可評價問題，通過學生的應答及評價明確這三個法則，幫助學生在建立力學模型的時候能夠靈活多變地運用知識，先對物體作受力分析然后選擇三角形法，最后判斷力的方向及大小變化情況。這樣概念化的建模形式和適時的學習評價，可以使學生利用準確的知識進行高效的建模，避免一些重復性的細小錯誤，最大化提高建模效率，提升學生物理建模的思維邏輯能力。

（二）應用學習評價的實驗建模教學

在進行高中物理建模的過程中，因為不具備充足的實踐條件，學生在建立模型這個環節只能通過設計建模實驗以及寫建模步驟策劃案等方式實現。這種方式很大程度上導致了學生沒有辦法具體動手實踐建模，會使學生對物理建模的理解停留在表面，無法真正實現建模能力與實踐探究能力的提升。因此，在建立物理模型這個過程中，教師應當多讓學生做一些條件允許的物理建模，并配之以不同水平的學習評價目標，讓學生在具備動手實踐的條件下進行建模。明白建模的過程不單是讓學生能夠知道怎么去進行建模，更為重要的是要讓學生明白建模過程中的具體操作及建模評價目標的達成，讓學生真切地參與建模、感受建模。

例如，在電學中測量電阻的物理建模過程中，教師不僅要讓學生對知識有一定的了解，還要通過具體的實驗操作讓學生學習測量電阻的方法。測量電阻的方法具體可以分為五種：方法一是通過電流表半偏或者是電壓表半偏的半偏法；方法二是代替法；方法三是電橋法；方法四是通過伏伏法或安安法的比較法；方法五是電表互相測試法。在具體的建模中，教師要讓學生走進物理實驗室進行手動操作。

例如，用半偏法的方式去測電流表的內阻：

首先斷開S1、S2，并且將R1的阻值調節到最大。然后合上S1，調節R1，使電流表滿偏，之后保持R1的阻值不變，合上S2并調節R2，使電表半偏。最后，斷開S1，記錄R2的阻值大小。在具體的操作過程中，學生可以發現這一建模的實驗條件是R1＞R2，當并入R2后，總電阻基本不受影響，所以認為干路的電流仍然等于Lg，但是又因為實際測量值與真實值是有所差異的，所以只能在可控范圍內盡可能地去減少測量誤差。學生在具體的實驗建模過程中，通過教師對學生適時的學習目標跟蹤評價，可以將課本上的知識真正運用到實際動手操作中，從而深刻地體會真正的建模邏輯以及建模中需要注意的事項，實現知識與實踐的有機統一，進而提升建模能力。

（三）應用學習評價的情境模式的建模教學

在高中物理學習階段，知識點內容和理論體系都較為煩瑣復雜，不少學生在學習時會因為這種困難喪失學習的興趣以及學習的信心。學生對物理學習失去自信和熱情，就會導致學習物理更加困難，就更無法提升物理建模能力。因此，針對這一學習現狀，教師在為學生講解物理知識，培養其建模能力的過程中，應當注重情境式的教學方式，配之以不同層次的預設評價問題，讓學生在情境式的探索過程中與不同層次的學習評價過程中，體會物理學科的魅力所在，重新點燃學生學習物理的熱情，讓學生能夠積極地參與物理建模過程，最終實現建模能力和實踐探究能力的提升。

例如，教師在讓學生進行曲線運動的建模學習中，就可以通過最經典的小船過河的模型進行分析評價，最終實現實踐探究能力的提升。小船過河是可以通過情境化的方式進行講解的，教師可以利用多媒體等設備用形象化的圖文展示分析模型。首先，教師要讓學生明白小船在水中的實際運動是指水流的運動以及船相對靜止的水流運動的合運動，簡單來說就是小船的實際軌跡。一般情況下，此模型建立所研究的問題為如何讓小船在最短時間內渡河以及如何讓小船用最短的位移渡河。在如何用最短時間渡河的問題上，可以通過畫圖展示出當小船的船頭垂直對著河岸的時候，所用的渡河時間最短。

在如何用最短位移渡河的問題上，則需要分情況討論。情況一，當水流速度小于小船速度時，如果滿足水流速度與小船速度的合速度垂直河岸，則渡河所用位移最短。情況二，當水流速度大于小船速度時，如果小船船頭的方向與合速度的方向相垂直，則渡河位移最短。由此，可以總結出在小船過河的問題上可以建立三種物理模型，并且可以通過正交分解和矢量三角形這兩種方法進行方案的設計。通過情境模式的模型建立分析及不同層次的學習評價，可以讓學生簡潔明了地明白物理知識點以及知識點之間的連貫性，讓學生將抽象的知識建模形象化，進而實現高效保質的物理建模學習開展。

三、物理建模及學習評價意義

在一定程度上來說，物理的發展過程是一個不斷重建、不斷推翻，再不斷實驗研究，進而去證明的過程。高中物理階段的基本規律理論有牛頓第一、第二、第三定律，萬有引力的定律以及庫侖定律等，這些定律的確立和建立有利于創建物理模型。但是，物理體系煩瑣復雜，不同的研究主題和探究方向會得出不同的結論。因此，物理的建模過程在很大程度上幫助了不同類型的研究內容得出恰當合理的定律，建模程度的好壞和發展從某種角度來說也代表了物理學科的發展，學生建模實踐能力及學習目標評價應用的好壞，在一定程度上可以決定物理學習的好壞。

高中物理的模型化教學以及差異化學習評價目標的恰當應用，可以讓學生將抽象化的物理學習變得直觀。物理模型的存在本質是指通過知識的靈活運用構建相對應的物理模型，利用模型解決日常生活中所出現的物理問題，探究其現象后的本質規律。物理知識相對較為零散，在整合探究式的建模過程中，將零散的知識進行有機整合，能夠在很大程度上幫助學生變單一化的知識為多樣化。擺脫在學習的過程中只注重規律的探究和學習，而忽略其規律實際應用的問題。通過理想狀態的物理建模讓學生學習物理知識和恰當的不同層次學習目標評價機制的應用，減少在學習過程中的學習障礙，最大化地保障物理學習以及建模實驗的可行度。

高中階段的物理知識較為抽象化，學生在學習時很有可能只注重其抽象的表面，而無法探究其定律理論的本質特性。通過設定條件及狀態進行物理建模能夠讓學生對定理規律等有一個深入的了解。在理解理論的同時，能夠將理論靈活地運用到實際的建模操作過程中，進而學習物理知識，探究其現象后的本質。物理建模并非簡單地將理論和實踐相結合，物理知識的建模是一種高水準的制作過程。在建模的過程中，恰當的應用分層次、差異化、多樣化學習目標評價機制，可以提高學生對物理知識的認知以及提升其動手實踐的能力和邏輯思維能力，從而實現物理學習能力和水平的提升。

現階段，物理建模實踐探究存在的問題急需解決。如學生對建模方面的不重視，這一問題的出現是因為學生認為高中物理學習最重要的是應對考試，而物理的實際操作相對而言并不重要。再如，受學校物理實驗設備所限，教學環節中涉及的很多物理模型沒有辦法讓學生親自動手實踐，導致學生對物理建模方面有所欠缺，失去建模的信心和熱情。

針對出現的這些問題，學校和教師應當通過設計建模教學和目標學習評價方案，根據學生不同的學習評價結果及時調整有關物理建模的教學方式和學生學習評價目標，利用多樣化的教學方式、多樣化的學習評價方法進行物理建模的開展。充分調動學生對物理建模的熱情和積極性，最大限度地讓學生在建模的過程中發揮自主能動性和自主創造性，讓物理建模的學習與評價成為一個互動交流的平臺，讓學生在建模實踐探究的評價學習中，提升建模能力，學好物理知識。

總而言之，在高中物理的課堂學習過程中，教師幫助學生明確建模的重要性并通過不同層次學習評價目標引導學生進行高效率、合理化的物理建模，能夠在很大程度上提升學生學習物理建模自我肯定評價的自信心，鍛煉學生學習物理的建模實踐能力等。讓學生在實踐操作的過程中學習物理知識，最大化地將知識分散再整合，實現物理學習的高效率和高質量。