物理模型在初中物理教学中的有效应用

林青廉

摘要：物理模型在初中物理教学中具有重要的辅助作用。物理模型能帮助学生掌握知识，灵活地运用，学会变通，让学生养成良好的学習思维习惯。学生可以通过物理模型的学习对疑难问题进行解答，突出物理问题的重要部分，为学生清晰地建立物理图像，更直观地解决问题，让复杂的物理问题简单化。这样不仅降低了难度，同时也帮助学生建立了信心，培养了学生的逻辑思维能力。

关键词：初中物理;模型;思维能力

思维模型是知识和思维之间的一座桥梁，在物理教学中训练学生构建思维模型，是提升学生思维品质的有效手段。对照初中物理新课程标准中对学生能力发展的要求，物理思维模型不仅能在学习新知识时体现其功能，而且在发展学生记忆能力等方面也具有明显的作用。那么，在课堂教学中，怎样才能因地制宜地培养学生的建模能力，不失时机地指导学生运用思维模型来分析问题和解决问题，有效提升学生的学习能力与实践能力呢？

一、物理模型的分类

构建物理模型是初中物理教学的重要组成部分，它的目的是帮助学生理解物理概念和物理规律，进而做到将所学到的理论用于解决实际问题。其分类有：

1.物理对象模型——直接将具体研究对象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。这种模型应用最为广泛，在初中物理教材中有许多很好的例子。例如：薄透镜、光线、弹簧振子、理想电流表、理想电压表、理想电源和分子模型。

2.物理条件模型——忽略研究对象所处条件的某些次要因素而形成的物理模型。在初中物理中有：光滑面、轻质杆、轻质滑轮、轻绳、轻质球、绝热容器、匀强电场和匀强磁场等。我们以轻质杆为例加以分析。比如简单机械里的杠杆，在初中阶段问题往往归结到力矩的平衡上来。

3.物理过程模型——忽略物理过程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有：匀速直线运动、稳恒电流等。这些物理模型都是把物理过程中的某个物理量的微小变化忽略掉，把这个物理量看成是恒定的。因为这些量的变化量与物理量本身相比太小了，以至于可以略去不计。这样不用考虑过程中物理量的复杂变化情况而只考虑恒定过程，分析问题就容易多了。

4.数学模型——由数字、字母或其它数学符号组成的、描述现实对象数量规律的数学公式、图形或算法。初中物理中的数学模型主要有磁感线和电场线。磁感线（电场线）是形象的描述磁感应强度（电场强度）空间分布的几何线，是一种数学符号。而磁场和电场本身的性质对这些几何线做了一些规定，例如空间各点的电场强度是唯一的规定了电场线不相交。这样就使它们成为形象、简练而准确的描述磁场和电场的数学符号。

二、在教学中如何构建物理模型

要想让学生熟练地运用模型解决实际问题，这就要求学生在乎时学习中，在头脑中建立一定数量的准确清晰的物理模型。在初中物理教学中，绝大部分知识内容都可以物理模型为基础向学生传授。下面就平时教学中如何帮助学生建立清晰、准确的物理模型，谈几点认识。

1.用类比法建立物理模型。有些物理现象、规律，我们无法直接展示给学生，这时若能用学生头脑中已有的物理模型来类比，则可帮助学生建立新的合理的物理模型。例如，电压和电流，对学生而言很陌生，也无法通过实验来展示研究，但水压和水流学生是比较熟悉的，教学时，可用水压水流来类比，帮助学生建立电压、电流的物理模型。

2.用虚拟法建立物理模型。有些模型在实际中是根本不存在的，但为了研究方便，可以形象地引入一个虚拟的物质结构或过程。例如，为了便于描述光的传播，引入了光线;为了便于描述磁场，引入了磁感线。

3.重视实验教学。物理是一门以观察、实验为基础的学科，要让学生多观察、多实验。实验为物理概念和规律的建立奠定了表象基础，在学生的脑海中形成了一个个具体的物理模型。有些物理概念和规律，学生在生活中很少感知，那么在主体和认识客体间就缺少必要的中介物。例如，在讲电和磁的关系时，只有做好实验，学生才能发现、理解电生磁、磁生电、磁场对电流的作用等物理现象，并形成清晰的物理模型。

4.注重实物、图片、活动挂图等的展示。人们对事物的认识过程，总是从感性认识到理性认识。心理学研究表明，人脑对事物的认识是从表象开始的。这就要求教师在教学中，要尽可能多地将实物、图片等展示给学生，以形成表象基础。

三、物理模型在教学中的作用

1.合理利用物理模型有利于减负增效

物理学的难教难学，让许多师生困惑、苦恼。其原因是：教师不善于帮助学生建立物理模型，或建立物理模型的意识淡薄。学生头脑中若建立了形象化的相关实物模型和抽象化的物理模型，并能灵活地提取、应用、置换、迁移物理模型，建立一定数量的相关物理模型，是学生学好物理的充要条件。学生对物理概念、规律的理解不深不透，说明学生头脑中的物理模型是含糊不清的。即便强行建立了概念、规律的物理模型，但在具体应用时又感到手足无措。在应试教育盛行，题海战术泛滥的氛围中，如何跳出题海，提高学习效率。笔者以为，正确理解物理概念和规律是前提。在遇到具体习题时，要善于利用模型解决实际问题，再在解决实际问题的基础上，建立新的物理模型，实现新的迁移和飞跃。

2.物理模型是培养学生观察力和创造力的有效途径

在教学中通过物理模型的设计、制作和应用，不仅能帮助学生理解概念，抓住物理现象的本质，而且通过引导学生设计创造和运用物理模型，还能培养学生的观察力和创造力。观察物理模型时，首先要使学生明确观察目的，观察方法。借助物理模型反复演示物理过程，引导学生详细、全面地观察思考物理现象，概括总结出物理规律。例如，在讲解电动机原理时，可借助小电动机模型先引导学生观察它的结构，再通电使电动机模型转动起来，引导学生观察电动机的转动方向与电流方向、磁场方向之间的关系。分析磁场对电流的作用，从而理解电动机的原理。平时教学中，教师还应让学生制作物理模型，从而培养学生的创造力。

3.物理模型是培养学生思维能力的重要工具

在教学中，教师要善于利用物理模型引导学生进行综合分析，找出其中包含的物理本质，逐步培养学生的抽象思维能力。例如，在讲磁场时，由于学生从没接触过“场”的概念，磁场又摸不着、看不见，学生无从感知什么是“磁场”，磁场有哪些特性？为了便于学生感知，我们就用碎铁屑的规则排列把磁场显示出来，让学生用眼观察，学生就能接受“磁体周围存在磁场”这一物理事实了。接着再要求学生把自己看到的碎铁屑的排列情况用笔画出来。这样磁场的模型——磁感线就被学生不知不觉地画出来了。这是利用学生的形象思维感知物理现象。然后教师引导学生分析：不同磁体周围的磁感线，说明常见磁体周围的磁场。

总之，在物理教学中，物理教师要善于帮助学生建立物理模型，并使学生学会利用物理模型解决实际问题。只有这样，物理学才不再枯燥难学，而物理学丰富的内涵和独特的思维方法在物理模型的建立与应用的过程中必将被学生所理解与应用。

参考文献：

[1] 滕衍红.浅析物理模型在初中物理中的重要作用[J].新课程（下），2017（9）.

[2] 叶新禧.论初中物理解题过程中建立物理模型的方法[J].数理化解题研究，2015（16）：67-67.

（作者单位：福建省漳州立人学校）