构建物理模型，提高思维能力

徐雪芬

【摘 要】构建物理模型，即创设联系的“图景”，通过这种物理“图景”，可以使物理过程变得更为形象和清晰，对启发学生思维，正确理解概念，分析物理问题，起到良好的辅助作用。以“多种方法测量定值电阻”一课为例，说明在物理课上如何培养学生建立物理模型能力，并有效提高解题能力。

【关键词】初中物理;模型构建;思维能力

初三学生接触到的电学概念和规律，具有较高的抽象性，脱离学生的实际生活，所以在电学的习题中描述电学物理量的关系，经常会使学生无从下手。为了沟通概念和规律与习题的联系，在解题中就应构建物理模型，即创设联系的“图景”，通过这种物理“图景”，可以使物理过程变得更为形象和清晰，对启发学生思维，正确理解概念，分析物理问题，起到良好的辅助作用。在此，以“多种方法测量定值电阻”一课为例，说明在物理课上如何培养学生建立物理模型能力，并有效提高解题能力。

一、教学目标

本节课是在学习了欧姆定律应用之后的巩固深化课。欧姆定律是初中物理的重点和难点内容，是解决电学问题的关键钥匙。物理的最终目的都是为了学以致用，所以关于欧姆定律的应用是重中之重，其中一个重要应用便是测量未知电阻的阻值。在本节课中，以测未知电阻的阻值为主要目标，结合欧姆定律和串并联电路的特点，根据所提供的器材，设计不同的实验方案。

二、教学过程

（一）引入情境

以伏安法测电阻的实验题引入，分析得出测电阻的基本思路为R=U/I，只要通过各种手段得出未知电阻的电压和电流，就能测出电阻。通过本题，在学生脑中创设出伏安法测电阻这一物理“图景”，即构建基本物理模型。

（二）知识传授

题1.现在给你一个电池组（电压未知），一个开关，两个电压表、若干导线和一个阻值已知的电阻R0和一个未知电阻RX，请设计出一个可以利用上述器材测出Rx阻值的电路，并写出主要的测量步骤（用字母表示测出的物理量）及表达式（用直接测量出来的物理量表示Rx）。

教师通过一连串的任务性问题，引导学生积极思考：1.两个电压表可以分别测未知电阻Rx和已知电阻R0的电压，却无法测Rx的电流，但能间接知道谁的电流，如何求？2.能否让Rx的电流和R0的电流相同？若相同，两个电阻应该如何连接？3.电路图应该如何设计？

物理是一门培养和发展学生思维的重要学科，因此在教学中不仅要使学生知其然，更要知其所以然。通过这一系列问题的设置，学生就能在伏安法测电阻这一物理“图景”中，找到设计思路。为了进一步巩固这一方案，可以让设计好方案的一组学生，上台连接实物，并动手操作，进行实验，测出各个物理量，教师及时抓住课堂上的生成资源，让学生一起计算未知电阻的阻值，使学生的理性思维得到进一步激发。通过这一环节学习任务的完成，充分体现学生的主体作用，增强了学生的学习成就感。针对该实验装置，教师进一步提出问题：Rx两端的电压还有哪些方法可以测出？学生对串联电路的电压特点比较熟悉，可以很容易回答出，利用总电压和R0两端的电压去求，由此引出下一个环节。

题2.上题中，只有一个电压表，其它器材不变，只准接一次电路，如何测未知电阻RX的阻值。

当有两个电压表变成只有一个电压表时，仿照上述实验，学生在教师引导下逐步形成利用局部短路测总电压，再利用总电压求RX两端的电压的思路，也为后面的几种设计方案中，再次贯穿局部短路这一思路打下基础。由于利用闭合的开关形成局部短路测总电压的方法有一定难度，为了降低梯度，教师通过演示实验展示。这种可视化的物理现象能有效加深局部短路这一新知识点在学生脑海中的印象。在这个知识环节，仍然突出R=U/I这一重要的物理模型，使学生迅速找到解题的主要思路，结合相应的规律和概念进行有效解答。

题1和题2借助串联电路电流相同这一规律，仅用电压表就可测出未知阻值，借助此思维方式，题3和题4自然过渡到去探究在并联电路中电压相同，如何用电流表测量未知阻值的方法。由一个题目带动一类题目，始终抓住R=U/I这一主要矛盾，构建正确的物理过程模型。在这一部分教学过程中，教师主要通过巡视、个别辅导、投影学生答案等检查任务完成情况并及时提供反馈。

题5.给你一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器，一个未知阻值的电阻Rx，1个开关，1个电流表，一个电池组（电压未知），导线若干，如何测未知电阻RX的阻值。

题6.若电流表改成电压表呢？

题5和题6用最大阻值为R0的滑动变阻器和电流表测未知电阻。由开关引起动态电路变化，进而提高为由滑动变阻器引起动态电路变化，层层递进，促使学生的思维再一次升华。而在前面习题中创设的物理“图景”伏安法测电阻仍然是主要线索，再结合前面掌握的局部短路特殊方法，学生在教师设置的有效提问中一次次深入思考，思维得到有效启发，有利于培养其优秀的物理素養。

三、设计特点

（一）主线明确，设置梯度合适

整节课以伏安法测电阻的原理为主线，结合串并联电路的电流电压特点和局部短路，通过不同器材不同方法来测未知电阻的阻值。在教学中，教师运用有效的手段和方法，引起学生认识的矛盾冲突，既巩固了重要知识，又通过教师的引导实现了新知识新方法的学习。在引入局部短路这一新方法时，对学生连好的电路图直接进行改进，对学生连好的实物图不拆线，直接进行实验，既降低了难度，又使学生产生强烈                  （下转第36页）（上接第33页）

的求知欲，进而去思考、去发现、去创造。

（二）以问题为导向，注意思维诱导

每一板块的教学都由教师提出的问题作为过渡，这些问题的设计从小到大体现出较强的阶梯性;每一板块都通过任务性问题使学生明确具体的学习任务及目标，注重思维诱导，把知识作为过程而不是结果传授给学生。例如，利用滑动变阻器和电压表测电阻时，教师提出：滑动变阻器什么时候类似于定值电阻，什么时候类似于局部短路，过渡自然又有针对性，使学生进一步巩固了局部短路测电源电压这一新方法。

（三）凸显学生的主体地位，及时进行反馈和评价

本节课是一节思维能力要求较高的专题课，因此教学活动设计要有效培养学生的思维能力，凸显学生的主体地位。在本节课中，通过演示实验环节，真实的测量出了RX的大小，促进学生学习的成就感和自信心;通过学生自己画图设计方案，并引导其用物理语言叙述实验步骤，培养学生主动参与、乐于探究、积极获取新知识的能力;通过多媒体手段，拍照上传学生的设计方案并及时进行反馈和评价，师生共同讨论，修改方案，营造以学生为主体的教学课堂。

四、课后反思

本节课从学生的实际情况出发，从课前学习、课堂练习到课后学习，将课堂内容延伸到课后，在培养学生用模型法去构建有效的物理“图景”，启发学生思维能力方面都有明显的效果。从实验、规律、器材应用、难点突破等均有巧妙设计，设计的问题有层次、有思维，体现了以生为本、教师为主的课堂模式。但在教学中仍有不足有待改进。一是没有安排学生的分组实验，若给予学生一定的实验时间，每个学生都能在课堂中动手参与，通过实验探究，建立的物理模型会更形象。二是本节课的教学内容是个难点，对学生的思维能力要求也较高，可以给予学生更充分的时间讨论，让彼此碰撞出智慧的火花。

建物理模型，创设物理“图景”，是一种非常有效的学习物理的方法，但教师不是仅凭几节课就能让学生掌握好它的。教师必须不断反思教学行为，完善教学策略，将这种方法落实到常态教学中去，使学生在潜移默化中巩固再巩固，在学习中不断发展物理的科学素养。

（江苏省常州市武进区牛塘初级中学，江苏 常州 213163）