挖掘实验资源，开展物理模型教学

孙平

【摘 要】物理模型是物理教学中一种重要的方法，对于促进学生深度理解物理新知，优化学生的思维能力具有重要意义。在高中物理教学中，我们应不断挖掘教学资源，帮助学生建构模型，从而真正提升学生的物理素养。而物理实验是物理学科的特有资源，是优化模型教学的重要抓手，教师在教学中，要充分挖掘实验中蕴含的内涵，在促进学生建构物理模型的过程中，达到提升学生物理能力的目的。

【关键词】实验资源;模型教学;情境;概括;探究

建构物理模型是物理教学中一种常用的思想和方法，它不仅可以帮助学生高效的解决物理问题，更对学生深度理解物理新知，优化学生的物理思维具有无比重要的作用。随着新课程理念的不断推进和信息化教学的不断改革，物理的教学资源变得越来越丰富。由于教学资源和教学方式的不断更新，教师应当做到合理选择、适当选择，辨别教学资源的良莠不齐。其中，实验资源的挖掘是教师教学工作的重点，也是物理教学中的独特优势。在高中物理教学中，将全面的实验资源同物理模型的构建结合起来的方式可以帮助学生系统的发展逻辑思维，教授给学生解决问题的方式，发展学生的物理素养。下面，本文将从几个经典案例入手谈一谈如何将物理模型教育和实验教学在高中物理课堂中有机结合起来。

一、创设情境，直观比较

物理教学需要时间条件和空间条件的双重因素。因此，在进行物理实验教学时，教师应当注重教学情境的创设，将学生引入与物理问题相融的氛围中，从而达到促进学生理解的目的。在具体的教学情境中进行物理教学、利用实验课程帮助学生建立建模思维的教学方式，不仅可以打破以往物理课堂的以教材为主、以思考为辅的思想，还可以将物理课堂与信息技术进行杂糅，帮助学生对不同知识体系进行比较验证，提高学生物理学习的主观能动性。

例如在进行“行星的运动”这节课的学习过程中，同学们对于圆周运动的印象还停留在简单的物体运动中，缺乏对于天体运动的认知。教师在进行教学时可以利用行星运动的示例图片或是视频资料来创设行星运动的具体场景。并依据场景让同学们提出问题，逐步发现行星运动和物体运动在圆周运动上的差别。同学们在行星运动的场景中，首先考虑到的是宏观现象和微观現象的差别。从这个角度出发，同学们可以更进一步地从行星圆周运动类比到电子在原子核外的运动状态中。同学们发现，这几种圆周运动的核心都在于线速度v、动能和能量与轨道半径的关系。

教师对于实验教学资源的把握能力也体现在是否能够创设合适的教学场景中，是否契合学生的学习实际给学生搭建恰当的平台。在教学中，贴近生活实际和学生学习兴趣的教学可以更好地创造学习氛围，帮助学生提升主观能动性，提升对新知学习的认同感。只有学生对于物理课堂的教学内容产生共鸣，才能下意识进行相关知识系统的联想，从而有利于学生进行直观比较。

二、引导概括，形成表象

表象能力在物理学科中发挥着重要作用。无论是实验教学还是建模策略，都是在帮助学生体验物理原理，让学生通过自我感知物理思维进行深度感知、产生客观印象，从而加深学生对于物理原理的理解和认知。因此，在通过表象剖析物理原理的时候，教师可以给予学生更多的思考空间，让学生形成潜意识中的逻辑思维。

例如在学习“运动的合成与分解”这节课时，矢量模型是同学们必须掌握的数量关系模型。矢量可以理解为具有一定方向性的物理量。从矢量的角度出发，同学们就可以理解简图中分析物体受力情况时各个箭头标识的相应物理量的含义。在运动关系中，矢量代表了物体运动的某种特质，即规定了物体的受力方向，又可以将物体受力的性质表示出来。合力的方向和大小依赖于分力及夹角。夹角为0°时，合力F=F1+F2。运动中的矢量模型实际上是将物理量进行具体化的典例。同学们需要明确物理量的关系具有不唯一的特性，从其他性质的物理量对位置物理量进行类比推理的过程就是建立物理原理表象的过程。

物理概念的实质是从客观事物中提炼出来的物理思维的抽象认知，是对物理现象和本质的高度概括。学生在物理实验的探索中可以帮助学生进行表象结构的形成。教师在进行教学时也可以通过一定的类比推理有意识地激发学生头脑中的相关表象，通过建立模型的方式，使学生深化物理表象结构，将抽象的问题具体转化成物理模型。

三、主题探究，发现规律

物理规律的理解和运用是学生学习物理的关键。学生解决问题的能力大多可以从探究式学习中得到培养。探究性实验相较于传统实验的优势在于探究性实验的未知性，对学生而言具有一定的探究期待，更是升华学生物理能力的重要举措。以教师选取的合理的实验资源出发，学生可以在探究性实验中实践建模思路，从发现问题、解决问题的思路入手，挖掘探究性实验的潜在规律，提升自我的问题意识。

例如在进行“闭合电路的欧姆定律”这节课的学习过程中，电路的动态变化是一个重点，也是一个难点。因此，教师可以采用主题探究的方式让同学们进行自主探究，帮助同学们发现欧姆定律在闭合电路中的使用规律。对于电路的动态变化具有固定的思维模式，也就是说同学们在思考问题时可以排除不可变因素，如：电源、定值电阻等，从电阻器、电压表、电流表等的可变因素对电路进行判断和分析。教师可以让同学们自己按照电路图制作一个简单电路，然后依据各种可变因素对电路进行调整。同学们会发现排除不变因素之后，无论是串联电路还是并联电路，其电压U和电流I都会随电阻变化发生一定的变化。

使用主题探究的方式可以为枯燥的物理原理注入新的活力，让学生的学习更具指向性。在实际教学中，动态变化问题是学生处于物理学习过程中的必经之路。探究性实验可以为抽象的动态问题提供现实基础，让学生在实践操作中体会动态现象的发生，理解动态因素对于实验结果的影响。

当前物理教学中亟待解决的问题是学生缺乏物理原理的实践能力，无法将物理原理与物理应用联系起来，这归根结底就是学生缺乏科学的模型意识。因此，在教学中，教师要以此为着力点，有意识的培养学生的建模意识和建模能力。教师从实验中汲取教学资源，将探究性实验和物理建模活动结合起来的方式，不仅可以增强学生物理实践能力的锻炼，还可以对学生的学习能力进行拓展，帮助学生利用已有的条件进行逻辑思维的拓展。当然，教师在选取教材时，要注重建模方式的改进，以期达到培养学生解决问题能力的目的。

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