林青廉

摘要：物理模型在初中物理教學(xué)中具有重要的輔助作用。物理模型能幫助學(xué)生掌握知識(shí)，靈活地運(yùn)用，學(xué)會(huì)變通，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)思維習(xí)慣。學(xué)生可以通過(guò)物理模型的學(xué)習(xí)對(duì)疑難問(wèn)題進(jìn)行解答，突出物理問(wèn)題的重要部分，為學(xué)生清晰地建立物理圖像，更直觀地解決問(wèn)題，讓復(fù)雜的物理問(wèn)題簡(jiǎn)單化。這樣不僅降低了難度，同時(shí)也幫助學(xué)生建立了信心，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。

關(guān)鍵詞：初中物理;模型;思維能力

思維模型是知識(shí)和思維之間的一座橋梁，在物理教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生構(gòu)建思維模型，是提升學(xué)生思維品質(zhì)的有效手段。對(duì)照初中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)學(xué)生能力發(fā)展的要求，物理思維模型不僅能在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)體現(xiàn)其功能，而且在發(fā)展學(xué)生記憶能力等方面也具有明顯的作用。那么，在課堂教學(xué)中，怎樣才能因地制宜地培養(yǎng)學(xué)生的建模能力，不失時(shí)機(jī)地指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用思維模型來(lái)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與實(shí)踐能力呢？

一、物理模型的分類

構(gòu)建物理模型是初中物理教學(xué)的重要組成部分，它的目的是幫助學(xué)生理解物理概念和物理規(guī)律，進(jìn)而做到將所學(xué)到的理論用于解決實(shí)際問(wèn)題。其分類有：

1.物理對(duì)象模型——直接將具體研究對(duì)象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。這種模型應(yīng)用最為廣泛，在初中物理教材中有許多很好的例子。例如：薄透鏡、光線、彈簧振子、理想電流表、理想電壓表、理想電源和分子模型。

2.物理?xiàng)l件模型——忽略研究對(duì)象所處條件的某些次要因素而形成的物理模型。在初中物理中有：光滑面、輕質(zhì)桿、輕質(zhì)滑輪、輕繩、輕質(zhì)球、絕熱容器、勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)等。我們以輕質(zhì)桿為例加以分析。比如簡(jiǎn)單機(jī)械里的杠桿，在初中階段問(wèn)題往往歸結(jié)到力矩的平衡上來(lái)。

3.物理過(guò)程模型——忽略物理過(guò)程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有：勻速直線運(yùn)動(dòng)、穩(wěn)恒電流等。這些物理模型都是把物理過(guò)程中的某個(gè)物理量的微小變化忽略掉，把這個(gè)物理量看成是恒定的。因?yàn)檫@些量的變化量與物理量本身相比太小了，以至于可以略去不計(jì)。這樣不用考慮過(guò)程中物理量的復(fù)雜變化情況而只考慮恒定過(guò)程，分析問(wèn)題就容易多了。

4.數(shù)學(xué)模型——由數(shù)字、字母或其它數(shù)學(xué)符號(hào)組成的、描述現(xiàn)實(shí)對(duì)象數(shù)量規(guī)律的數(shù)學(xué)公式、圖形或算法。初中物理中的數(shù)學(xué)模型主要有磁感線和電場(chǎng)線。磁感線（電場(chǎng)線）是形象的描述磁感應(yīng)強(qiáng)度（電場(chǎng)強(qiáng)度）空間分布的幾何線，是一種數(shù)學(xué)符號(hào)。而磁場(chǎng)和電場(chǎng)本身的性質(zhì)對(duì)這些幾何線做了一些規(guī)定，例如空間各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是唯一的規(guī)定了電場(chǎng)線不相交。這樣就使它們成為形象、簡(jiǎn)練而準(zhǔn)確的描述磁場(chǎng)和電場(chǎng)的數(shù)學(xué)符號(hào)。

二、在教學(xué)中如何構(gòu)建物理模型

要想讓學(xué)生熟練地運(yùn)用模型解決實(shí)際問(wèn)題，這就要求學(xué)生在乎時(shí)學(xué)習(xí)中，在頭腦中建立一定數(shù)量的準(zhǔn)確清晰的物理模型。在初中物理教學(xué)中，絕大部分知識(shí)內(nèi)容都可以物理模型為基礎(chǔ)向?qū)W生傳授。下面就平時(shí)教學(xué)中如何幫助學(xué)生建立清晰、準(zhǔn)確的物理模型，談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

1.用類比法建立物理模型。有些物理現(xiàn)象、規(guī)律，我們無(wú)法直接展示給學(xué)生，這時(shí)若能用學(xué)生頭腦中已有的物理模型來(lái)類比，則可幫助學(xué)生建立新的合理的物理模型。例如，電壓和電流，對(duì)學(xué)生而言很陌生，也無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)展示研究，但水壓和水流學(xué)生是比較熟悉的，教學(xué)時(shí)，可用水壓水流來(lái)類比，幫助學(xué)生建立電壓、電流的物理模型。

2.用虛擬法建立物理模型。有些模型在實(shí)際中是根本不存在的，但為了研究方便，可以形象地引入一個(gè)虛擬的物質(zhì)結(jié)構(gòu)或過(guò)程。例如，為了便于描述光的傳播，引入了光線;為了便于描述磁場(chǎng)，引入了磁感線。

3.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物理是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，要讓學(xué)生多觀察、多實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)為物理概念和規(guī)律的建立奠定了表象基礎(chǔ)，在學(xué)生的腦海中形成了一個(gè)個(gè)具體的物理模型。有些物理概念和規(guī)律，學(xué)生在生活中很少感知，那么在主體和認(rèn)識(shí)客體間就缺少必要的中介物。例如，在講電和磁的關(guān)系時(shí)，只有做好實(shí)驗(yàn)，學(xué)生才能發(fā)現(xiàn)、理解電生磁、磁生電、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用等物理現(xiàn)象，并形成清晰的物理模型。

4.注重實(shí)物、圖片、活動(dòng)掛圖等的展示。人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)過(guò)程，總是從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)。心理學(xué)研究表明，人腦對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是從表象開(kāi)始的。這就要求教師在教學(xué)中，要盡可能多地將實(shí)物、圖片等展示給學(xué)生，以形成表象基礎(chǔ)。

三、物理模型在教學(xué)中的作用

1.合理利用物理模型有利于減負(fù)增效

物理學(xué)的難教難學(xué)，讓許多師生困惑、苦惱。其原因是：教師不善于幫助學(xué)生建立物理模型，或建立物理模型的意識(shí)淡薄。學(xué)生頭腦中若建立了形象化的相關(guān)實(shí)物模型和抽象化的物理模型，并能靈活地提取、應(yīng)用、置換、遷移物理模型，建立一定數(shù)量的相關(guān)物理模型，是學(xué)生學(xué)好物理的充要條件。學(xué)生對(duì)物理概念、規(guī)律的理解不深不透，說(shuō)明學(xué)生頭腦中的物理模型是含糊不清的。即便強(qiáng)行建立了概念、規(guī)律的物理模型，但在具體應(yīng)用時(shí)又感到手足無(wú)措。在應(yīng)試教育盛行，題海戰(zhàn)術(shù)泛濫的氛圍中，如何跳出題海，提高學(xué)習(xí)效率。筆者以為，正確理解物理概念和規(guī)律是前提。在遇到具體習(xí)題時(shí)，要善于利用模型解決實(shí)際問(wèn)題，再在解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)上，建立新的物理模型，實(shí)現(xiàn)新的遷移和飛躍。

2.物理模型是培養(yǎng)學(xué)生觀察力和創(chuàng)造力的有效途徑

在教學(xué)中通過(guò)物理模型的設(shè)計(jì)、制作和應(yīng)用，不僅能幫助學(xué)生理解概念，抓住物理現(xiàn)象的本質(zhì)，而且通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)造和運(yùn)用物理模型，還能培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和創(chuàng)造力。觀察物理模型時(shí)，首先要使學(xué)生明確觀察目的，觀察方法。借助物理模型反復(fù)演示物理過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生詳細(xì)、全面地觀察思考物理現(xiàn)象，概括總結(jié)出物理規(guī)律。例如，在講解電動(dòng)機(jī)原理時(shí)，可借助小電動(dòng)機(jī)模型先引導(dǎo)學(xué)生觀察它的結(jié)構(gòu)，再通電使電動(dòng)機(jī)模型轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與電流方向、磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系。分析磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，從而理解電動(dòng)機(jī)的原理。平時(shí)教學(xué)中，教師還應(yīng)讓學(xué)生制作物理模型，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

3.物理模型是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的重要工具

在教學(xué)中，教師要善于利用物理模型引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜合分析，找出其中包含的物理本質(zhì)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。例如，在講磁場(chǎng)時(shí)，由于學(xué)生從沒(méi)接觸過(guò)“場(chǎng)”的概念，磁場(chǎng)又摸不著、看不見(jiàn)，學(xué)生無(wú)從感知什么是“磁場(chǎng)”，磁場(chǎng)有哪些特性？為了便于學(xué)生感知，我們就用碎鐵屑的規(guī)則排列把磁場(chǎng)顯示出來(lái)，讓學(xué)生用眼觀察，學(xué)生就能接受“磁體周圍存在磁場(chǎng)”這一物理事實(shí)了。接著再要求學(xué)生把自己看到的碎鐵屑的排列情況用筆畫(huà)出來(lái)。這樣磁場(chǎng)的模型——磁感線就被學(xué)生不知不覺(jué)地畫(huà)出來(lái)了。這是利用學(xué)生的形象思維感知物理現(xiàn)象。然后教師引導(dǎo)學(xué)生分析：不同磁體周圍的磁感線，說(shuō)明常見(jiàn)磁體周圍的磁場(chǎng)。

總之，在物理教學(xué)中，物理教師要善于幫助學(xué)生建立物理模型，并使學(xué)生學(xué)會(huì)利用物理模型解決實(shí)際問(wèn)題。只有這樣，物理學(xué)才不再枯燥難學(xué)，而物理學(xué)豐富的內(nèi)涵和獨(dú)特的思維方法在物理模型的建立與應(yīng)用的過(guò)程中必將被學(xué)生所理解與應(yīng)用。

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（作者單位：福建省漳州立人學(xué)校）