貴州省甕安中學(xué)　楊通銀

構(gòu)建物理模型落實教學(xué)過程

貴州省甕安中學(xué)楊通銀

在物理教學(xué)中，利用物理模型進(jìn)行教學(xué)和訓(xùn)練，加強(qiáng)對物理概念建立、加強(qiáng)對構(gòu)建過程、物理情景、理想實驗過程等的教學(xué)，有助于提高學(xué)生的抽象思維能力和知識應(yīng)用能力，幫助學(xué)生提高建模能力,從而培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理規(guī)律解決問題的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。

物理構(gòu)建模型教學(xué)過程

物理學(xué)是探索自然界最基本，最普遍規(guī)律的自然科學(xué)。物理學(xué)的一般探索過程是通過觀察和實驗，在事實的基礎(chǔ)上建立物理模型，提出簡潔的物理規(guī)律，用得出的規(guī)律去預(yù)言未知的物理現(xiàn)象，再用新的實驗去檢驗這些物理模型和物理規(guī)律，去否定或進(jìn)一步修正它們。然而，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中，建立物理模型卻是他們的難點，因為物理現(xiàn)象和物理過程都是很復(fù)雜的，如果我們把所有的因素都毫不遺漏地考慮進(jìn)去，那么勢必增加研究問題的難度，甚至使問題無法研究。因此，在科學(xué)研究和實際問題中，常常運用理想化、簡化或類比等方法，建立起描述某一問題或過程的模型，使問題便于理解和解決。在高中物理教學(xué)中，多數(shù)物理習(xí)題也是依據(jù)一定的物理模型進(jìn)行構(gòu)思，設(shè)計而成的，因此，在學(xué)習(xí)過程中，運用物理模型進(jìn)行教學(xué)和訓(xùn)練，努力樹立模型意識，有助于提高學(xué)生的抽象思維能力和知識應(yīng)用能力，為了更好地揭示事物的本質(zhì)，本文將通過落實教學(xué)過程幫助學(xué)生提高建模能力，從而培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理規(guī)律解決問題的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。

一、加強(qiáng)對物理概念建立的教學(xué)

物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映，是物理事物的抽象，是觀察、實驗和物理思維的產(chǎn)物。任何物理概念的形成都離不開物理思維。例如：雖然人們經(jīng)常能觀察到天體的運動、人的行走、動物的奔跑、車輛的前進(jìn)、機(jī)器的運轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，但如果不通過分析、比較、抽象、概括等物理思維過程，找出它們共同的、本質(zhì)的屬性和特征，即一個物體相對于另一個物體位置的變化，就不可能建立機(jī)械運動的概念。而我們在建立物理概念的時候，又必須忽略所研究物理原型的一些次要因素，抓住影響物理事物的主要因素來反映所研究的物理事物的本質(zhì)屬性，這樣就能建立理想化的物理模型。如質(zhì)點物理模型，它忽略了物體的形狀、大小、轉(zhuǎn)動等性能，突出它所處的位置和質(zhì)量的特性，用一有質(zhì)量的點來代替。在教學(xué)過程中應(yīng)加強(qiáng)對質(zhì)點概念的建立，首先提出問題：我們應(yīng)該如何描述雄鷹的運動呢？描述雄鷹的運動并不是簡單的事情，困難出在哪里？如果雄鷹沒有形狀大小的話問題就變簡單了，于是引入了質(zhì)點概念模型。質(zhì)點的概念是一種科學(xué)的抽象，是理想化模型。這種抽象正是抓住問題的實質(zhì)，只要我們在教學(xué)過程中注意培養(yǎng)學(xué)生抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，逐步建立這種物理模型，以后遇到類似質(zhì)點的客觀實體，學(xué)生就會自己分析學(xué)習(xí)了。

二、加強(qiáng)對構(gòu)建過程的教學(xué)

在高中物理中建立的理想化的物理過程有勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動、圓周運動等。它們從不同的側(cè)面和角度描述和揭示了各種問題中實際過程的特征，也標(biāo)志著物理學(xué)研究的深化。

在高中物理教學(xué)中，分析好每一個“物理模型”的思維固然重要，但更重要的是通過構(gòu)建過程幫助學(xué)生去領(lǐng)悟這種思維過程，去品味這種思維過程。在講“自由落體”時，就應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生去理解，為什么要把物體的下落運動理想成“自由落體”，從而明確學(xué)習(xí)“自由落體”的實際意義，經(jīng)過引導(dǎo)、啟發(fā)、分析，學(xué)生自然而然地就會領(lǐng)悟到其中的奧秘。由此可見：在高中物理教學(xué)中如果借助“物理模型”教學(xué)，通過采用模型方法，突出物理問題的主干，區(qū)分主要因素和次要因素，抓住問題的本質(zhì)特征，疏通思路，幫助學(xué)生建立起清晰的物理圖像，糾正錯誤的思維，就能使物理問題化難為易，化繁為簡。這樣不僅降低了教學(xué)難度，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，還可取得教學(xué)的有效性。同時正確運用科學(xué)抽象思維方法去處理物理問題，有助于學(xué)生思維品質(zhì)的提高，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效的途徑。

三、加強(qiáng)對物理情景的教學(xué)

“情境”教學(xué)就是讓學(xué)生在情境中學(xué)，能給枯燥的學(xué)習(xí)生活帶來活力，尤其是從學(xué)生生活實際出發(fā)，以圖畫、情境、過程展現(xiàn)出來，使學(xué)生親身體驗物理就在生活當(dāng)中，物理就在我們身邊，給學(xué)生提供充分動手操作、自主探索和交流的機(jī)會，讓學(xué)生主動研究充滿物理規(guī)律的實際問題，使之思維能力、情感態(tài)度等方面都得到進(jìn)步。在創(chuàng)設(shè)情境中要注意情境的生活化、現(xiàn)實性。

例如，“位移”是學(xué)生第一個接觸到的矢量的物理量，在講授之前，可列舉足夠多的在研究物體運動時只關(guān)心物體位置變化的大小和方向的例子。如運動會上，對于跳遠(yuǎn)運動員，我們只關(guān)心起跳點和落地點，如果知道起跳點，要確定運動員的落地點還應(yīng)知道什么？通過建立這樣的情景，幫助學(xué)生在頭腦中形成表象，使學(xué)生容易接受，有利于學(xué)生思維能力的提高。

四、加強(qiáng)對理想實驗過程的教學(xué)

實驗是物理學(xué)的基礎(chǔ)，實驗是一種可實現(xiàn)的、科學(xué)的實踐活動，其目的在于獲得物理思維的材料，檢驗物理理論或假說是否正確；理想實驗也叫“假想實驗”，是建立在真實事實的基礎(chǔ)上，在理想或極端條件下，充分發(fā)揮想象力，利用邏輯推理又輔助以形象變換的思維過程。是物理學(xué)家源于自身經(jīng)驗而又超出自身經(jīng)驗的一種高級思維活動，它以實踐為基礎(chǔ)，是在科學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，對實際研究過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行辯證的、深入的、十分抽象的思維。根據(jù)理想實驗的結(jié)果，對某種看法或斷言作出檢驗或評判，有時還能得出一些新的物理規(guī)律。例如，著名的伽利略理想實驗：首先是建立在小球從一個斜面滾下，能夠上升到另一斜面，并且越光滑越接近初位置的高度的事實基礎(chǔ)上。然后利用邏輯推理在理想的條件下（斜面足夠光滑）小球?qū)⑸仙脚c初位置等高的位置；最后利用邏輯推理得出不論斜面的坡度如何，它總會上升到與初位置相同的高度的位置上。如果第二個斜面的坡度越來越小，則小球?qū)⒃綕L越遠(yuǎn)，當(dāng)?shù)诙€斜面放至水平位置并無限遠(yuǎn)伸時，那么小球?qū)⒂肋h(yuǎn)不能達(dá)到與初位置等高的地方，它將以到達(dá)斜面底端的速度一直沿平面無止境地運動下去。伽利略根據(jù)這個理想實驗得出“物體的運動不需要力來維持”，這推翻了自亞里士多德以來一千多年里關(guān)于“力是維持物體運動的原因”的觀念，為近代力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。

總之，在教學(xué)中，重視物理模型的構(gòu)建和建模意識的培養(yǎng)，學(xué)生通過對復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理問題形成多角度的、豐富的理解，從而使他們在面對新問題時，能靈活利用它們解釋新現(xiàn)象，想出好辦法，形成解決各種問題的程序。通過對生活的實際問題建立模型，大大激發(fā)學(xué)生對物理的興趣和探索自然的欲望，這樣也就提高了學(xué)習(xí)的質(zhì)量，使學(xué)生構(gòu)建真正的、有效的知識。另外，在培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建物理模型的過程中，物理思維的訓(xùn)練也在潛移默化地進(jìn)行著。

[1]劉玉勝.物理模型在教學(xué)中的運用[J].東平縣實驗中學(xué).2010.8

[2]胡衛(wèi)傳.中學(xué)教學(xué)參考[J].陜西. 2010年第17期

[3]麥天清.如何構(gòu)建物理中的理想模型[J].2008.11

[4]左雄.論高中物理教學(xué)中學(xué)生建模能力的培養(yǎng).湖南科技學(xué)院學(xué)報.2007年第28卷.第4期