楊靜

物理是一門自然學科，主要研究自然界中物質的基本結構和物體運動規(guī)律。由于物質世界的多樣性與復雜性，因此要準確研究自然現(xiàn)象，探尋現(xiàn)象后的規(guī)律，就必須對現(xiàn)象進行思維的抽象及概括。物理模型法是一種行之有效的途徑，通過建立物模，對實際問題進行抽象，并找出研究對象之間的關系，建構簡單的物模，從而解決問題。

一、缺乏模型建構的物理課堂存在弊端

將已有模型轉達給學生是物理教學模型的主要運用方式，雖然能有效的幫助學生熟記客觀事物的本質知識，卻缺乏從現(xiàn)象到本質的思維過程的訓練，學生物理學科能力并未得到培養(yǎng)。實際上，物理模型的給出比引入更有意義。物理模型的引入，可以練就學生高效的抽象思維能力，對解決問題大有裨益。物理模型的構建與運用，是提高物理教學目標的重要手段。

二、物理模型的內涵與特征

（一）物理模型的內涵

物理現(xiàn)象要上升為理論必須經過物理模型的升華，同樣，物理理論對物理現(xiàn)象的解釋也離不開物理模型。物模是根據(jù)研究對象的形狀、大小、運動過程、狀態(tài)、結構等特征，建立起來的高度抽象的、理想化的實體、概念和過程，展示了實際問題中實體、過程、狀態(tài)、現(xiàn)象的主要特征，便于人們學習和研究。

（二）物理模型的基本特征

物模具有抽象性、形象性、科學性、假定性、完整性、相對性、簡潔性等特點。

三、物理模型的分類

中學物理中常見的物?？煞譃橐韵聨追N。

（一）對象模型

如點光源，理想電表，純電阻用電器等。

（二）條件模型

如光滑表面：不計摩擦阻力；恒力；彈簧作用下的物體運動狀態(tài)變化問題時，把彈簧看作是輕彈簧。

（三）過程模型

如力學中的勻速直線運動，電學中的穩(wěn)恒電流等都是物理過程模型。

（四）結構模型

如原子的構成及結構的成因等，在研究磁場空間分布時，引入的磁感線模型。

（五）數(shù)學模型

如在表示電流與電壓、電阻的關系時，可以用公式I=U/R表示，也可以用數(shù)學中的函數(shù)圖象來表示。

四、物理模型教學的過程

物理模型教學的過程分為五個步驟。

（一）建模鋪墊

物理現(xiàn)象、物理事實以及物理問題是多因素作用的復雜客觀過程，而受發(fā)展局限、實驗條件設施、學生認知水平和知識結構等客觀條件的限制。我們不能直接建模，必須首先對物理現(xiàn)象、物理事實進行具體、全面的分析，確定研究對象，從物理事實中提出問題。，應充分利用各種教學手段（如物理學家、生活現(xiàn)象、演示實驗等）和各種表現(xiàn)手法（模擬法、比較法、圖像法、理想法等）以及現(xiàn)代教育技術設備，向學生展示客觀有趣的物理現(xiàn)象，通過不同的教學形式建立假設，確定研究目標，整理初步思路，不僅能激發(fā)學生興趣，還有效訓練學生發(fā)散性思維，培養(yǎng)學生的想象力和初步建立模型的科學方法。

（二）建立模型

在確定研究目標后，引導學生對客觀物理現(xiàn)象和物理事實分析篩選，找出有用信息和因素，根據(jù)需要取舍。這里的主要信息包括三方面。

1.目標對象變量，就是可能會導致同一客觀物理因素抽象后的物理對象及物理模型類型不同。例如，在不同情況下，一個水平面可以被抽象為光滑水平面，或有摩擦的水平面。

2.目標過程變量，常見的目標過程變量有路程、速度、加速度、滑動變阻器滑片的移動方向、動能、機械能等。

3.目標相互作用，對客觀物理問題進行簡化和純化，運用已經掌握的物理知識，對所研究的物理問題、物理現(xiàn)象，通過歸納、演繹、比較、抽象等思維方式，抽象出物理場景，確立簡化或理想化物理場景，得出物模的描述方程、約束方程及適用條件。

4.注意學生的認知水平和知識結構的限制，讓學生主動參與建模過程，鍛煉獨立建模的能力，訓練建模的科學思維方法，使學生成為物理模型的建立者，而不是物理模型的接受者。

（三）形成概念或規(guī)律

在建立物理模型后，引導學生總結歸納物理概念、物理規(guī)律，使學生對客觀物理問題有更深刻的理解。

在物理規(guī)律形成的過程中，要引導學生明確建立物理規(guī)律的目的，了解物模到物理規(guī)律的轉化過程，掌握物理規(guī)律的文字表述、數(shù)學表達式、函數(shù)圖像三種表達式，強調物理規(guī)律的適用范圍和應用條件，使學生對物理問題、物理模型有更深刻的理解，訓練學生總結歸納、文字表述等能力，培養(yǎng)學生發(fā)散性思維、抽象性思維等思維能力。

（四）應用模型

從理論再回到實踐的應用過程具有更重要的意義，它實現(xiàn)了認識的第二次飛躍。對于理想物理模型的教學過程，能應用模型分析解決實際問題更為重要。不僅可以加深對物理模型的理解，還可以對教學效果、學習效果進行檢驗，獲得反饋信息，進而調整教學方法、學習方法，控制教學達到優(yōu)化。在物理模型教學過程中，注意培養(yǎng)學生獨立建立模型、應用模型解決物理問題的能力，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、對知識的遷移和應用能力。

物理模型的應用可分為三種。一是直接應用。利用概念和規(guī)律直接對物理原型進行解釋，處理實際物理問題。二是等效變換。當物理情景有所變化，可以將題中所給模型與熟悉模型相比較，找出其相同的本質，用熟悉的模型代替，解決問題。三是綜合應用。把知識系統(tǒng)化、活化，將兩種或多種物理模型綜合在一個實際問題中呈現(xiàn)給學生們，使學生認知結構更豐富、完善，對物理模型的理解更深刻、運用更純熟，提高思維能力。

（五）反饋評價

在物理模型應用中，學生需要用已有的物理模型和物理建模思想去解決新的實際問題，讓學生自主選擇或建立解決新問題的物模，引導學生檢驗符合所用物模和建模思想的適用條件，對物模不斷改善，解決新問題?？梢源偈箤W生對物理模型的認知更深刻，適用范圍把握更準確，有利于學生形成科學的思維方式，培養(yǎng)學生建立、應用物理模型的能力。

物理模型方法是物理學的重要研究方法，能簡化問題，直達問題的本質。是物理規(guī)律與理論建立的基礎。要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和解決物理問題的能力，就必須培養(yǎng)學生的物理建模能力，也就必須完善并加強物理模型教學。