构建物理模型 落实教学过程

贵州省瓮安中学　杨通银

构建物理模型落实教学过程

贵州省瓮安中学杨通银

在物理教学中，利用物理模型进行教学和训练，加强对物理概念建立、加强对构建过程、物理情景、理想实验过程等的教学，有助于提高学生的抽象思维能力和知识应用能力，帮助学生提高建模能力,从而培养学生应用物理规律解决问题的综合分析能力和创新能力。

物理构建模型教学过程

物理学是探索自然界最基本，最普遍规律的自然科学。物理学的一般探索过程是通过观察和实验，在事实的基础上建立物理模型，提出简洁的物理规律，用得出的规律去预言未知的物理现象，再用新的实验去检验这些物理模型和物理规律，去否定或进一步修正它们。然而，学生在学习物理的过程中，建立物理模型却是他们的难点，因为物理现象和物理过程都是很复杂的，如果我们把所有的因素都毫不遗漏地考虑进去，那么势必增加研究问题的难度，甚至使问题无法研究。因此，在科学研究和实际问题中，常常运用理想化、简化或类比等方法，建立起描述某一问题或过程的模型，使问题便于理解和解决。在高中物理教学中，多数物理习题也是依据一定的物理模型进行构思，设计而成的，因此，在学习过程中，运用物理模型进行教学和训练，努力树立模型意识，有助于提高学生的抽象思维能力和知识应用能力，为了更好地揭示事物的本质，本文将通过落实教学过程帮助学生提高建模能力，从而培养学生应用物理规律解决问题的综合分析能力和创新能力。

一、加强对物理概念建立的教学

物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象，是观察、实验和物理思维的产物。任何物理概念的形成都离不开物理思维。例如：虽然人们经常能观察到天体的运动、人的行走、动物的奔跑、车辆的前进、机器的运转等现象，但如果不通过分析、比较、抽象、概括等物理思维过程，找出它们共同的、本质的属性和特征，即一个物体相对于另一个物体位置的变化，就不可能建立机械运动的概念。而我们在建立物理概念的时候，又必须忽略所研究物理原型的一些次要因素，抓住影响物理事物的主要因素来反映所研究的物理事物的本质属性，这样就能建立理想化的物理模型。如质点物理模型，它忽略了物体的形状、大小、转动等性能，突出它所处的位置和质量的特性，用一有质量的点来代替。在教学过程中应加强对质点概念的建立，首先提出问题：我们应该如何描述雄鹰的运动呢？描述雄鹰的运动并不是简单的事情，困难出在哪里？如果雄鹰没有形状大小的话问题就变简单了，于是引入了质点概念模型。质点的概念是一种科学的抽象，是理想化模型。这种抽象正是抓住问题的实质，只要我们在教学过程中注意培养学生抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，逐步建立这种物理模型，以后遇到类似质点的客观实体，学生就会自己分析学习了。

二、加强对构建过程的教学

在高中物理中建立的理想化的物理过程有匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动、圆周运动等。它们从不同的侧面和角度描述和揭示了各种问题中实际过程的特征，也标志着物理学研究的深化。

在高中物理教学中，分析好每一个“物理模型”的思维固然重要，但更重要的是通过构建过程帮助学生去领悟这种思维过程，去品味这种思维过程。在讲“自由落体”时，就应该引导学生去理解，为什么要把物体的下落运动理想成“自由落体”，从而明确学习“自由落体”的实际意义，经过引导、启发、分析，学生自然而然地就会领悟到其中的奥秘。由此可见：在高中物理教学中如果借助“物理模型”教学，通过采用模型方法，突出物理问题的主干，区分主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，疏通思路，帮助学生建立起清晰的物理图像，纠正错误的思维，就能使物理问题化难为易，化繁为简。这样不仅降低了教学难度，增强了学生学习的自信心，还可取得教学的有效性。同时正确运用科学抽象思维方法去处理物理问题，有助于学生思维品质的提高，有助于培养学生的创新思维，是培养学生创新能力的有效的途径。

三、加强对物理情景的教学

“情境”教学就是让学生在情境中学，能给枯燥的学习生活带来活力，尤其是从学生生活实际出发，以图画、情境、过程展现出来，使学生亲身体验物理就在生活当中，物理就在我们身边，给学生提供充分动手操作、自主探索和交流的机会，让学生主动研究充满物理规律的实际问题，使之思维能力、情感态度等方面都得到进步。在创设情境中要注意情境的生活化、现实性。

例如，“位移”是学生第一个接触到的矢量的物理量，在讲授之前，可列举足够多的在研究物体运动时只关心物体位置变化的大小和方向的例子。如运动会上，对于跳远运动员，我们只关心起跳点和落地点，如果知道起跳点，要确定运动员的落地点还应知道什么？通过建立这样的情景，帮助学生在头脑中形成表象，使学生容易接受，有利于学生思维能力的提高。

四、加强对理想实验过程的教学

实验是物理学的基础，实验是一种可实现的、科学的实践活动，其目的在于获得物理思维的材料，检验物理理论或假说是否正确；理想实验也叫“假想实验”，是建立在真实事实的基础上，在理想或极端条件下，充分发挥想象力，利用逻辑推理又辅助以形象变换的思维过程。是物理学家源于自身经验而又超出自身经验的一种高级思维活动，它以实践为基础，是在科学实践的基础上，对实际研究过程中出现的问题进行辩证的、深入的、十分抽象的思维。根据理想实验的结果，对某种看法或断言作出检验或评判，有时还能得出一些新的物理规律。例如，著名的伽利略理想实验：首先是建立在小球从一个斜面滚下，能够上升到另一斜面，并且越光滑越接近初位置的高度的事实基础上。然后利用逻辑推理在理想的条件下（斜面足够光滑）小球将上升到与初位置等高的位置；最后利用逻辑推理得出不论斜面的坡度如何，它总会上升到与初位置相同的高度的位置上。如果第二个斜面的坡度越来越小，则小球将越滚越远，当第二个斜面放至水平位置并无限远伸时，那么小球将永远不能达到与初位置等高的地方，它将以到达斜面底端的速度一直沿平面无止境地运动下去。伽利略根据这个理想实验得出“物体的运动不需要力来维持”，这推翻了自亚里士多德以来一千多年里关于“力是维持物体运动的原因”的观念，为近代力学的建立奠定了基础。

总之，在教学中，重视物理模型的构建和建模意识的培养，学生通过对复杂的物理现象、物理问题形成多角度的、丰富的理解，从而使他们在面对新问题时，能灵活利用它们解释新现象，想出好办法，形成解决各种问题的程序。通过对生活的实际问题建立模型，大大激发学生对物理的兴趣和探索自然的欲望，这样也就提高了学习的质量，使学生构建真正的、有效的知识。另外，在培养学生构建物理模型的过程中，物理思维的训练也在潜移默化地进行着。

[1]刘玉胜.物理模型在教学中的运用[J].东平县实验中学.2010.8

[2]胡卫传.中学教学参考[J].陕西. 2010年第17期

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