物理建模在初中物理教学中的作用与策略研究

苏寅

摘要：初中物理在学生的学习生涯里起着承前启后的作用，而物理建模教学对于提升初中生的物理核心素养也起着举足轻重的作用。笔者基于初中物理建模教学的意义、初中物理建模教学现状，提出了初中物理建模教学策略与建议：建模问题的选择要精益求精;教学的过程要力求合作探究;建模方式要多样化;建模教学要与实践结合;建模教学要与信息技术相结合;建模教学要与大数据采集与分析相结合。

关键词：初中物理 建模教学 策略研究

中图分类号：G4 文献标识码：A

物理学科是一门需要抽象思维与逻辑思维的学科，对于学生的物理学习能力有很强的要求，由于很多因素影响，想要提升学生包含物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等能力的物理学科的核心素养具有一定难度。而物理建模教学可以将物理知识化繁为简，将抽象概念直观化，对于处理物理教学中的重难知识点有很大的好处。本文就以培养初中物理学生的建模思维为基础，来探讨初中物理建模教学的策略。

一、初中物理建模的含义

（一）物理建模的特征

构建物理模型要基于现实中物理现象的深入考量，因为模型问题的探究是以生活为基础的。物理模型可以简单理解为在复杂的物理现象中，通过挖掘一个主题性的知识点，将本知识点进行问题化处理，通过忽略次要因素来追求原理本质与解决问题。

在建模过程中，首要任务是挖掘目标内容，然后来解决主要问题。那么将目标内容进行直观性简化就需要教师极其专业的物理素养，选择哪一种知识处理方式来解决问题、来探究规律就成为了教师与学生课堂的任务生成。最后与将主题型知识点进行普遍化，学生在参与过程中就会很容易利用逻辑推理来验证事物的一般规律。

（二）初中物理建模教学的含义

物理建模指的是为了解决实际问题，利用工具手段将问题简单化，并转化为模型的具体过程。而初中物理建模教学是指初中物理学科通过课堂、课后等引导学生进行物理建模学习的过程与方法。一般情况下分为在实际情境中提出问题、科学建立物理模型、通过模型求解得出结果并分析、模型的检验等步骤。在初中物理建模学习中需要教师极其专业的技能与素养，同时考查学生的提出问题、分析问题、归纳总结、逻辑思维等能力。

二、初中物理建模教学的意义

首先，物理建模教学可以激发学生的学习兴趣。随着近些年学科新课改理念的落实，学生主体性得到发挥，使其在探索之中获得真知灼见成为教学的重要任务。而物理建模教学基于实际问题的解决，可以让学生在可以感知的生活中建立学习物理的动力，在学与用的结合下提升学生的解决问题的意识。

其次，物理建模教学可以为学生物理能力的提升带来巨大的好处，建模能力是学生思维能力与物理能力的综合体现，在理论与实践相结合的学习过程中，物理的应用型成为了物理教学的主要指导，通过加强学生的能力培养，在一次次的锻炼中，学生的物理基本功越来越扎实。而且建模教学具有一定的难度，学生在挑战自我中强化知识，反思方法，总结经验，这样才可以让学生更加自信。

再次，初中建模教学可以为高中物理学习打下扎实的基础。高中物理学习难度更大，如果初中学生在教师引导下强化建模思维，到了高中物理阶段就会容易很多。

三、初中物理建模教学现状

（一）教师方面

物理建模教学需要教师足够的物理知识与综合能力，更需要教师扎实的教学基本功与灵活的课堂生成技巧。这样的话才可以将建模理论与建模方法全面而生动地传达给学生。如果仅仅是知识的灌输与概念的诠释，仅仅在某一题中进行训练，最终不但不会简化物理知识，而且会增加学生的学习负担与理解压力。

而在现实教学中，一部分教师将物理建模作为拔高学学习的重要手段，但是没有培养学生的建模基本功，导致教学目标难以达成。有的教师依旧运用传统的满堂讲授法，面对物理能力参差不齐的学生，往往会事倍功半。所以在现实教学中，教师要以自己的学生基本情况为前提，深度解读建模教学的林林总总，将自己的教学水平不断提高，利用教研的平台、集体的智慧来打造优质的教师团队。

（二）学生方面

物理建模需要学生的物理基础极其扎实，要具有坚实的思考力与分析力。但是在现实中一部分学生基础较差，在物理建模过程中即使理解了建模的步骤与思路，但是在计算中出现的问题也会让学习更加吃力，逐渐的也会丧失建模的乐趣与兴趣。其次，学生的思考力与分析力是物理的长期功夫，也是一部分學生的物理短板，那么他们面对建模学习就会难上加难。

四、初中物理建模教学策略与建议

（一）建模问题的选择要精益求精

物理建模教学的前提是对于建模问题的选择.教师要在了解学生学情的前提下，依据课标、教学目标、教学具体内容来选择建模的问题.尽量选择与学生生活关联性强，可以激发学生兴趣的问题，通过调动学生的知识基础进行合理科学的假设，然后建立模型.同时要考虑到问题难度的选择，太难的建模问题会打击学生的学习积极性.当然要立足学生的兴趣点，可以将生活中的热点问题或者熟悉的问题作为建模情境.

（二）教学的过程要力求合作探究

物理课堂要建立在以学生为主体的理念上，建模教学时要调动学生的学习欲望，引导学生熟知建模的步骤，通过课堂上建模案例分析来内化学生的建模方法与技巧。将常见的几类建模方法与思路传达给学生，让学生在实际应用中灵活转换。同时课堂上要鼓励学生合作学习，在自己假设情境、合作解决问题中、发散思维中举一反三，一次不断提升物理学习能力。

比如一些物理规律性的知识理解，有时似乎与实际所见的现象不同，老师可以借助他们对于生活现象与规律表达的看似不相符来进行模型化探究。通过学生一步步在模型中证实自己的判断，或者纠正自己的误区来达到物理规律的真正掌握。如学生在学习《牛顿第一定律》时，学生会有疑问，因为似乎与实际不符，为了让学生理解，教师建立模型问题“力是改变物体运动状态的原因还是维持物体运用状态的原因？”，接着教师引导学生用理想化真空试验来探究阻力的作用，然后让学生合作进行滑坡实验，在实验中虚拟阻力如果不存在，让学生探讨小车的运动结果。整个建模过程与解决问题过程，通过学生的协作与探究，引导学生发挥主动性在思维认知的转变下，抛开实际误区，深刻理解物理规律。

（三）建模方式要多样化

首先，构建模型可以运用类比法。类比法是指用生活中常见的、学生可以直观感受到的事务来理解与之相似的物理原理或者物理定理。类比法就是想要将抽象难懂的物理知识与学生熟悉的具体物象进行关联，学生在理解了生活化现象的基础上来探究物理知识。面对学生不易理解的物理原理，如“在电路中是电压使电路中形成了电流，而电源则是提供电压的装置”。物理老师可以先让学生理解电压与电流的关系，可以用水压与水流的关系来类比。这个类比关系里学生理解了后者模型中的道理，也就懂了前者的原理。当通过实验学生明白了电压就如同液面差导致的水压，而电流就如同水流后，教师就很容易让学生得出结论：水路类比电路，抽水机类比电源，阀门类比开关，水轮机类比灯泡。

其次，构建模型可以运用虚拟模型法。以光学知识点为例，老师可以引导学生立足于实际问题，在相应情境里，通过假设想象的方式建立一个虚拟模型，比如让学生用激光手电照射到镜子，发现光线转弯的现象，为了直观，教师用虚拟线条建立入射光线和直射光线的模型，学生在形象的模拟中就会理解光线的原理。

最后，利用生活化实验构建物理模型。面对抽象的物理知识和高度概括的物理原理，学生很难理解。但是在实验的过程与实验参与中，学生就会很容易理解物理的知识。尤其是运用生活化的实验，学生面对熟悉的事物，探索欲增强，对于知识的理解也会更有主动性。

（四）建模教学要与实践结合

物理建模重在培养学生的应用能力，初中生正处于对于生活有着极其敏锐的观察与适应阶段，那么在課堂上培养学生的物理建模方法与思路的同时，也要引导学生在生活中实践物理建模的综合性，提升利用课堂所学知识解决实际问题的能力。同时教师要引导学生在学习中进行创新，在建模学习的反思中寻求最佳方案。当然可以借助物理建模来解决跨学科的实际问题。比如学生学习了光线的传播后，就会明白入射光线与反射光线的位置关系，那么同样的原理在生活中是常见的，比如打台球的实质就是这个原理的运用。球的运用路线就是最好的现实实践。

（五）建模教学要与信息技术相结合

趣味性是初中物理教学课堂的突出特点，通过信息技术的使用，让建模教学的趣味与知识合二为一。可以利用新媒体来创设建模情境。比如在学习惯性时，老师通过展示生活中汽车惯性的视频、人行走时的惯性存在，或者一些生动的动画视频中惯性的体现，学生会更加愿意在这个兴趣感染下主动探寻模型教学的过程与意义。

初中的的物理课堂，可以让学生在丰富有趣的活动中了解建模教学的内容与知识。教师要积极主动运用现代教学理论与现代信息技术来挖掘教学过程中的资源与设计，以此进一步优化新型教学的探索。

（六）建模教学要与大数据采集与分析相结合

大数据是当下教育信息技术的重要资源，初中物理教师可以借助班级、年级等各类数据的采集与分析，制定出适合自己学生的教学内容与教学方法。比如在建模预习环节，教师以微课的形式下发预习材料，再结合相关软件的分析数据，可以精准得出建模学习中学生知识盲区及知识的难点，基于此制定对应的突破方式。通过精准教学，既节省了课堂时间，也更了解学生的知识盲区。再如建模教学后的知识反馈环节，教师通过大数据下班级学生的得分率、失分率可以明确学生在课堂学习中的漏洞，那么教师可以很有针对性的进行查漏补缺。同时也可以利用往届学生的数据结果来预判学生的知识难点等。

结语：新课改的当下，对于初中物理建模教学的探讨与实践还在进行中，作为初中物理教师，不但要在平时的教学中渗透建模思维，而且要在实际教学中熟练应用此方法，这样学生会将生活实际与抽象理念相结合。对于学生掌握物理核心素养有很大的帮助。相信在一线教师教学实践与专家的研究中初中物理建模问题一定会得到更好的发展。

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