王雯鈺　王永成

隨著教育的改革，尤其在物理這門應(yīng)用較強(qiáng)的學(xué)科中，學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力越來越受到重視.而在中學(xué)物理知識中物理模型具有關(guān)鍵性作用，對于分析和理解物理知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力有重要作用.因此，本文主要從物理模型思維方式在教學(xué)中的地位、物理模型思維能力的培養(yǎng)以及指導(dǎo)學(xué)生在解決實際問題中如何建立物理模型三個方面進(jìn)行論述.

1物理模型思維方式在教學(xué)中的地位

學(xué)生進(jìn)入初中階段，增添了物理這門新的課程，這個階段需要他們對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)方法和思維方式盡快地適應(yīng).在認(rèn)知模式上，要求他們實現(xiàn)從原有的數(shù)學(xué)運(yùn)算模式轉(zhuǎn)變?yōu)槟Ｐ瓦\(yùn)算模式的目標(biāo)，主要是指學(xué)生在觀察、分析后能進(jìn)行歸納推理、演繹推理完成對物理模型的構(gòu)建，它的主要目的是輔助學(xué)生建立物理模型.而運(yùn)用構(gòu)建物理模型這種思維方式來解決物理問題，則是因為它在物理教學(xué)中具有的特殊地位，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1有利于學(xué)生形成清晰的物理概念

物理概念是學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)，類似于大廈的基石.物理概念的某種呈現(xiàn)形式是以概念模型的方式出現(xiàn)，簡單的來說，就是物理事實中的現(xiàn)象抽象出來的，用來表示物質(zhì)屬性和體現(xiàn)物質(zhì)運(yùn)動狀態(tài)的.所以，物理模型的建立與否直接影響了學(xué)生對相關(guān)概念的理解、掌握和應(yīng)用.

1.2有利于學(xué)生正確理解物理規(guī)律

物理規(guī)律是學(xué)習(xí)物理的“骨骼”，具有支撐的作用，是物理學(xué)的重要內(nèi)容.實際上就是通過幫助學(xué)生建立物理模型，以及在建立模型的過程中理解物理規(guī)律的形成，這樣做的優(yōu)點就是學(xué)生對物理規(guī)律有了深刻的理解，并且在建構(gòu)物理規(guī)律時實施有意義的建構(gòu)，使學(xué)生掌握物理規(guī)律的成立條件和適用范圍.

1.3有利于幫助學(xué)生解決實際問題

描述物理現(xiàn)象或過程的實際問題都對應(yīng)著一個或多個的物理模型，所以解決實際問題的根本就是將物理模型的設(shè)計思想及分析研究思路教給學(xué)生，以便學(xué)生在面對較復(fù)雜物理問題時不會束手無策，能夠進(jìn)行具體問題具體分析，從而區(qū)別主次抓住本質(zhì)特征，以建立起一個合適的物理模型.而物理模型建立起來，問題就已解決過半，接下來再用等效、類比等方法對問題進(jìn)行處理，就可以解決問題了.

2物理模型思維能力的培養(yǎng)

偉大科學(xué)家門基列夫曾說：“沒有加倍的勤奮，就既沒有才能，也沒有天才.”所以，要想在平常的解題過程中熟練地運(yùn)用模型法解決實際問題，關(guān)鍵是是否能夠掌握建立物理模型的方法.因此，物理模型思維能力的培養(yǎng)就尤為重要.

2.1鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的物理模型

物理學(xué)是一門應(yīng)用型科學(xué).只有善于發(fā)現(xiàn)才能學(xué)好物理這門學(xué)科，可以說物理離不開生活.尤其在近幾年為了響應(yīng)“從生活走進(jìn)物理，從物理走向社會”的新課程理念，越來越多的與實際生產(chǎn)、生活相聯(lián)系的題目出現(xiàn)在物理習(xí)題中.所以要盡可能地發(fā)現(xiàn)生活實踐中的物理模型，在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生物理模型思維能力，幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識，并學(xué)以致用.

在學(xué)到“聲音的產(chǎn)生與傳播”時，我們可用“水波紋模型”去模擬：把一塊石子投入平靜的水面中，水面會作上下起伏運(yùn)動，類似于振動；我們還可以看到以石子為圓心高低起伏的波浪，而且每圈水波的起伏有先有后，可以看到水波在“前進(jìn)”，從而使學(xué)生確信，振動的傳播是以波的形式.因此要鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的物理模型，從而達(dá)到在教學(xué)中應(yīng)用、促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和掌握的目的，進(jìn)而培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的物理模型思維.

類似地在生活中乘坐電梯可以感受到超重失重；在走路的過程中感受摩擦力的方向；手拍桌子時感受彈力的方向等等.

2.2在教學(xué)中運(yùn)用物理模型發(fā)揮想象力和物理抽象能力

例如，物理學(xué)的學(xué)習(xí)與探究過程都闡述了，從宏觀世界到微觀世界，以及大到天體的運(yùn)行，小到分子原子等基本粒子的運(yùn)動，包括大多數(shù)電磁現(xiàn)象、光學(xué)現(xiàn)象及其過程通常都較為復(fù)雜.因此，在探索繁雜的物理本質(zhì)規(guī)律性，以及在處理每一個復(fù)雜的物理問題時，需要運(yùn)用恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ蛠磉M(jìn)行分析，才能表現(xiàn)出物理抽象思維的作用.在講到光速這個知識點時，可以通過提問為什么打雷時我們先看到閃電過一陣才能聽到雷聲，得出光的傳播速度比聲音快.事實也的確如此，光在真空或空氣中的傳播速度是3×108 m/s，這個數(shù)字說明光速是很大，但如何理解和想象這個“大”是個難點，這時可以引入如果一個物體以光速繞地球做圓周運(yùn)動，1 s的時間內(nèi)能夠環(huán)繞地球7.5圈.而同學(xué)們都知道地球很大，進(jìn)而發(fā)揮自己的想象力去感知其大小.

若不構(gòu)建物理模型，對學(xué)生來說這僅僅是一個大的數(shù)字而已，記住這一數(shù)字并不難，但物理教學(xué)不是簡單的記憶類知識，而是了解之后，讓他們自己消化理解，從而掌握概念、規(guī)律.因此，在教學(xué)、學(xué)習(xí)中應(yīng)重點發(fā)展在此方面的物理模型思維能力.

2.3以觀察、實驗及已有的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)建立物理模型

舉一個簡單的例子，在講到“彈力”時，其彈性形變是形變后撤去力的作用后能夠恢復(fù)原來的形狀，而超過彈性限度是不能完全恢復(fù)的，這對學(xué)生來說比較抽象，難以理解.因此，為了幫助學(xué)生理解這一知識，設(shè)計這樣一個物理模型：形狀大小一樣的鋼片、鋁合金片、鋁片依次排列，用食指同時壓彎.在其彎曲狀態(tài)時，可以感受有力作用在手指上，這就說明改變物體形狀或體積時具有彈力；當(dāng)松開手指的時候，可以形象地觀察到鋁片完全沒有恢復(fù)、鋁合金片沒有完全恢復(fù)、鋼片恢復(fù)原狀，通過觀察可以生動形象地理解像鋼片這種形變后的狀態(tài)是彈性形變，而鋁合金片和鋁片這兩種物體形變后的情況是形變過大、超過一定限度不能完全恢復(fù)原來形狀的彈性限度.

類似地有常用的光學(xué)物理模型：光的反射和折射實驗；常用的力學(xué)物理模型杠桿的平衡實驗；常用的電學(xué)物理模型電阻的串并聯(lián)電路實驗等等.

由此可知，實驗是建立物理模型以理解掌握知識的基礎(chǔ).而為了在實驗教學(xué)過程中能夠有效地建立物理模型，就需要教師設(shè)計好實驗?zāi)康模嗅槍π缘剡M(jìn)行實驗.

3指導(dǎo)學(xué)生在解決實際問題中如何建立物理模型

首先，對物理問題進(jìn)行分析，處理每一個物理過程，建立物理模型.所以在教學(xué)中要注意對學(xué)生物理模型的設(shè)計及分析研究思路的教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生處理較復(fù)雜的物理問題時，能夠分析具體問題，從而區(qū)分主次抓住問題的本質(zhì)特征，應(yīng)用科學(xué)抽象思維的方法去解決物理問題的能力.

下面就用一個例題說明，只有在分析實際問題后，根據(jù)物理過程建立起物理模型，才能在學(xué)生的腦海中形成清晰的解題思路，順利解題.

遇到這樣的題目，學(xué)生很容易被復(fù)雜的電路圖所迷惑，造成這個題目很難，自己不會做的錯覺而放棄.其實這時只要教師通過指導(dǎo)學(xué)生從逆向思考、動靜轉(zhuǎn)換，將復(fù)雜的電路分解成如圖2所示的兩個簡單的串、并聯(lián)電路的組合，建立我們熟悉的兩個電阻的串并聯(lián)電路物理模型，問題就迎刃而解了.

法國科學(xué)方法論學(xué)者阿雷指出：“科學(xué)的基本活動就是探索和制定模型.”中學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中，處理實際物理問題的過程，事實上就是準(zhǔn)確的選擇物理模型、應(yīng)用模型方法的過程.正確辨認(rèn)、建立并達(dá)到熟能生巧地使用模型化方法解決物理問題是中學(xué)生必備的基本物理素質(zhì)，同時也是高考考察的重點.所以，為了使學(xué)生在今后高中的學(xué)習(xí)中能夠游刃有余，在初中就要重視對學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)，進(jìn)而把握科學(xué)探究的基本方法，以及建立和運(yùn)用物理模型的思維能力.