建构物理模型 培养解决问题能力

邵 靓

(江苏省常熟市淼泉中学 215500 )

初中是学生第一次接触到物理学科的时期，抽象的物理概念和难懂的物理知识对于学生理解物理、感悟物理造成了一定的困难.因此，直观且简洁的物理模型在这个阶段就显得极为重要.通过建构物理模型，学生对很多问题迎刃而解，解题效率也得益大幅提升.但物理模型的构建是有逻辑和顺序的，更要循序渐进，这就要求我们教师在平时的教学中，通过科学有效的方法，巧妙的进行渗透.

一、对象模型，忽略次要因素

要想建构模型，我们首先得清楚研究对象.同时，一个研究对象并不只有单方面的特点，更多时候会有很多研究方向.因此，这时候我们就需要引导学生忽略其次要因素，才能迅速建构对象模型.

初中阶段，物理教学是按照“声、光、热、力、电”的知识体系完成的.在教学过程中，这些内容都或多或少地突破了学生对于其原本的认知.在八年级上册第四章，教材分别从光的直线传播、光的反射和平面镜成像等方面对“光现象”进行了探讨.笔者在教学中准备了小镜子和激光笔.通过将激光笔照在镜子中，不断调整镜子的方向和位置，让大家在墙上看到不同位置的红点.同时，我还让大家通过激光笔和镜子自行尝试进行红点的控制和调整，感受光线变化的规律.至此，向大家提出了一个问题：大家认为光线的传播是有规律的、可控的吗？大家的答案是肯定的.那么，为什么日常生活中我们对此没有感受呢？大家思考了一段时间，得出了相对合理的结论：现实生活中的光源是非常复杂的，大家互相制约和影响，所以光线的特点很难显示出来.课堂的最后，我做了一个小小的总结：任何物质本身的运动和变化都是有规律和逻辑的，我们在探究过程中一定要想办法将其特点放大，才能突出主要因素、忽略次要因素，进而得出“光线模型”的结论.

生活中的各种现象都是可以用科学解释清楚的，但由于大家对此早已习惯，因此很难从这个怪圈跳出来.我们教师要做的就是引导学生开始注意日常生活中的科学现象并学会探究，善于从纷扰的事物中提炼出有价值的信息，摒弃无用的干扰因素，加以甄别，这样才能有效建立对象模型，为建构正确的模型奠定正确的基础.

二、条件模型，忽略所处条件

像光线一样，生活中别的问题也会被各种各样的因素所影响.研究起来，如果没有取舍，不仅会费时费力，得出的结果也很可能会有很大的偏差.因此，我们一定要教会学生根据所求问题进行条件的判断和取舍.

在物理语言表述中，经常会出现有“光滑面、轻质杆、轻绳”等情况，这就是条件模型的体现.在这些所给条件中，本身就已经忽略了条件中一些摩擦力和重力等不重要的条件.那到底哪些应该列入考虑而哪些条件又该舍弃呢？在“简单机械”一章中，我们学习了杠杆的知识.按理来说，杠杆原理并不能简单归纳到力矩的平衡上，因为杠杆本身的重力对平衡结果也有很大的影响.但初中阶段的课程标准对学生的要求并没有这么高，主要目的还是了解力矩的平衡原理.因此，我让同学们通过动手操作与实践进行了探究.在实验室摆好仪器后，我让大家不断改变杠杆的中间位置和两边砝码的重量，探究平衡时力矩和力臂的特点.进行多组实验后，我让大家共享实验数据.通过这么多份数据，同学们也都得出了结论：砝码相比与杠杆的重量越大，平衡条件就越接近于所学的杠杆原理.所以说，直到现在，大家才真正明白物理语言中“轻质杆”的真正含义.

不仅仅是杠杆原理，在别的内容中同样有条件模型的建立.如机械运动中的光滑面和简单机械中的轻质滑轮等.在这些内容的学习过程中，教师一定要让学生真正理解哪些条件应该忽略以及忽略的原因，学生才能学会条件模型的建立.

三、过程模型，忽略具体过程

研究物体时，除了对象和条件，运动过程同样应该得到重视.在实际过程中，物体被各种因素影响，运动一定是会有偏差的.但这种偏差不可控也很难测量和计算.因此，学会忽略中间过程且进行过程模型的建立，是非常有必要的.

在“机械运动”一章中，我们共同探究了用速度描述物体运动的快慢以及平均速度的测量.这一块内容我是以百米运动员在赛场上的成绩为例进行讲解的：小明在参加百米赛跑过程中，前70米用了9秒，最后30米冲刺阶段用了3秒，请描述小明的速度变化并求出他这一段路程的平均速度.由于过程模型意识还不强烈，学生们对于这道题并没有一个正确的总体思路，总是在拘泥于一些细节：前70米过程中小明的速度是否有所变化、小明在跑步过程中是否相对跑到有所偏移导致路程增大等.接下来我对学生提出的问题做出了具体的解释：首先，小明的运动不可能是恒定的，但冲刺阶段一定比前面的阶段速度要快；第二，直线运动中些许的偏移一定是有的，但在整个过程中占比很小，足以忽略；最后，这一类细小的因素是数不完的，一定要学会忽略，不然计算也很容易出错.最后，大家也理解了过程模型，对我提出的问题做出了正确的解答：小明前面阶段的运动速度小于冲刺阶段，整个运动过程的平均速度为100÷12=8.3米每秒.

匀速直线运动是一种对现实运动的理想化提炼，更是一种理想化模型，这样一种模型的建立需要我们教师在平时的教学中潜移默化的引导学生，让学生学会对日常身边熟悉的物理现象进行加工取舍，提炼其中最核心的关键.对此，教师一定要对学生思维进行重塑，有整体观念，不拘泥于细枝末节，这样才能在点滴之间促进学生建构起正确的模型.

总之，抽象的物理知识和复杂的物理过程对初中学生来说具有一定的困难，也无疑会影响学生的学习自信.但通过帮助学生树立模型意识，引导学生对物理模型进行构建解读，学生的思维会更加直观，解题也会更加流畅，学生的物理能力也会在在潜移默化中得以提升.