[摘 要]在核心素養(yǎng)視角下，初中物理教學應(yīng)關(guān)注模型建構(gòu)教學。教師應(yīng)理解物理模型的內(nèi)涵，熟悉常見的物理模型。在模型教學中，教師可通過巧妙的教學設(shè)計，使學生能夠明了模型表象，理解模型本質(zhì)，體驗建模過程，并通過精選的實際問題使學生能夠習得建模能力，活化模型運用。

[關(guān)鍵詞]初中物理;模型建構(gòu);物理模型

在《普通高中物理課程標準（2017年版）》中“模型建構(gòu)”是核心素養(yǎng)中科學思維的要素。在核心素養(yǎng)視角下，初中物理教學應(yīng)關(guān)注模型建構(gòu)教學?；谶@樣的共識，筆者在文獻研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身的教學實踐，談?wù)劤踔形锢砟Ｐ徒?gòu)教學。

一、關(guān)注模型建構(gòu)教學

（一）模型建構(gòu)能力是物理的學科能力

科學建模是學生應(yīng)該具有的重要的學習理解能力，具體表現(xiàn)為學生通過學習后獲得的，從事實經(jīng)驗中提取事物或過程的本質(zhì)特征，形成物理概念和規(guī)律的能力;科學建模又是學生應(yīng)該具有的重要的遷移創(chuàng)新能力，具體表現(xiàn)為學生通過學習具有的，在陌生物理問題情境中主動合理地建構(gòu)模型，有效地解決問題的能力[1]?！督K省義務(wù)教育學科核心素養(yǎng)·關(guān)鍵能力框架》（試行）中也提出，建模是初中物理的關(guān)鍵能力[2]。

（二）發(fā)展模型建構(gòu)能力是物理的課程目標

《普通高中物理課程標準（2017年版）》在課程目標中對“模型建構(gòu)”提出要求，并在課程內(nèi)容中對具體的模型提出個性化的要求。而《義務(wù)教育物理課程標準（2011年版）》中也提出了“模型建構(gòu)”的教學要求?？梢姲l(fā)展模型建構(gòu)能力也是初中物理的課程目標。

二、提高教師模型教學質(zhì)量

教師對物理模型和建模等方面的認識越深刻，教學中對物理模型內(nèi)涵的表達也就越準確，指導學生進行模型建構(gòu)及運用的水平也就越高。因此，教師應(yīng)明確下列三個方面的內(nèi)容。

（一）理解物理模型的內(nèi)涵

物理模型就是針對實際問題進行科學的抽象和概括，舍棄次要因素，抓住主要因素，形成一種能反映事物本質(zhì)特性的理想物體（過程）或假設(shè)結(jié)構(gòu)[3]，用于解決原本復雜的物理問題。物理模型是物理學家通過豐富的想象、嚴謹?shù)耐评砗颓‘數(shù)膶嶒灥韧緩缴傻乃枷虢Y(jié)晶，用于對物理研究對象和過程結(jié)果的表達與解釋。例如，杠桿是對那些可以看成繞固定點轉(zhuǎn)動物體的理想化表達;機械能守恒可以對動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律進行解釋;磁感線可以形象地顯現(xiàn)磁體周圍磁場的方向和強弱等。

（二）熟悉常見的物理模型

教師應(yīng)熟知初中物理涉及的模型，既知其然，又知其所以然，方能做到在教學過程中根據(jù)學情靈活運用，幫助學生提升學習理解能力和遷移創(chuàng)新能力。例如，電流表是初中物理默認的理想電表，它的電阻遠遠小于與其串聯(lián)電器的電阻，可以忽略它對電路的影響，在判斷電路結(jié)構(gòu)時，可以將其簡化為導線，而不是沒有電阻。教師若把“電流表沒有電阻”教給學生，遇到考慮電表電阻的問題，學生就會產(chǎn)生思維混亂。

（三）明確模型教學的重心

模型教學的關(guān)注點不是模型的名稱，而是模型的建構(gòu)和運用。對“杠桿”“物質(zhì)的模型”“磁感線”等在教材中有名稱的模型，教師在教學中除了講清名稱和具體內(nèi)容外，還要注意引導學生學會運用其分析、解釋實際問題;對“理想電表”“質(zhì)點”等在教材中沒有名稱的模型，盡管不要求學生記憶，但是教師也應(yīng)給學生講明這些模型的本質(zhì)。

三、發(fā)展學生建模水平

建構(gòu)模型是一種重要的科學思維方法。教師在教學中要讓學生體會建構(gòu)物理模型的思維方法，理解物理模型的適用條件，能通過建構(gòu)物理模型來研究實際問題。為了發(fā)展學生的建模水平，教師在教學中應(yīng)注意以下三個方面。

（一）體驗建模過程，習得建模能力

對于教材中的概念教學，教師應(yīng)引導學生從物理事實的分析中總結(jié)物理概念，讓學生在物理模型建構(gòu)的體驗中漸漸生成科學建模的能力，切不可為了所謂“高效”，就讓學生從教材中尋找結(jié)論，甚至直接告知結(jié)果。教師應(yīng)根據(jù)學生的知識基礎(chǔ)，創(chuàng)設(shè)物理概念建構(gòu)必備的問題情境，引導學生針對問題情境充分發(fā)表自己的理解，這時學生的回答可能既不全面也不準確，需經(jīng)過教師的精準引導完成概念的轉(zhuǎn)化。

例如，蘇科版八年級物理關(guān)于建立“分子模型”的教材內(nèi)容如下：1.學生觀察實驗：（1）用素描炭筆在紙上畫一條直線，用放大鏡或低倍顯微鏡進行觀察。（2）在一端封閉的玻璃管中注水到一半位置，然后注入酒精直至充滿。封閉管口，將玻璃管反復翻轉(zhuǎn)，使水和酒精充分混合后，觀察液面的位置。2.提出了關(guān)于物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的三種模型：模型①，物質(zhì)是由微粒組成的，各個微粒緊靠在一起，形成我們看到的連續(xù)體;模型②，固體是由微粒組成的，液體是連成一片的;模型③，物質(zhì)是由微粒組成的，微粒之間有空隙。3.要求學生根據(jù)活動中觀察到的現(xiàn)象，選擇一種模型，并嘗試解釋。

【教學思路】學情a：學生課前沒有預習教材，課上在學生不看教材的情況下進行觀察實驗活動?；顒雍螅队敖滩闹心Ｐ廷俸湍Ｐ廷?，組織學生討論、評價兩種模型的正確性。學生根據(jù)實驗（1）的觀察結(jié)果——“直接看是連續(xù)的直線，用放大鏡看是由間斷的點組成”，很快就能否定模型①中“各個微粒緊靠在一起，形成我們看到的連續(xù)體”的結(jié)論;學生根據(jù)實驗（2）的觀察結(jié)果——“酒精和水混合后的總體積變小”，可知液體不可能是連續(xù)體，從而否定模型②中“液體是連成一片的”。這時，教師要求學生綜合前面的討論，設(shè)想合理的模型。根據(jù)模型①、模型②中保留的內(nèi)容，學生很容易想到“物質(zhì)是由微粒組成的”;根據(jù)模型①、模型②中被否定的內(nèi)容，有些學生意識到微粒間有空隙，進而提出模型：物質(zhì)是由微粒組成的，微粒之間有空隙（教材中的模型③）。

學情b：學生已閱讀教材。教師可以要求學生從教材給出的三種模型中選擇恰當?shù)哪Ｐ?，并嘗試解釋?！皩W情微變”讓學生從“提出模型”走向“選擇模型”，親身體驗了科學建模的過程。

（二）明了模型表象，理解模型本質(zhì)

物理模型是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對認識對象所作的概括性表述。學生對于具體的物理模型既要明白其表象，又要理解其本質(zhì)。

例如，（2014年南通中考）如圖1所示，小物塊A和彈簧放在光滑的水平面上，彈簧左端固定于豎直墻面。向左移動物塊A并壓縮彈簧至B處，靜止釋放物塊A，此后物塊的運動是（? ?）

A.一直加速? ? B.一直勻速

C.先加速后勻速 D.先加速后減速

本題對物理模型的認識提出要求。命題者的期望：物塊A離開彈簧前，因彈力而加速運動;離開彈簧后，物塊A因水平方向不受力而勻速運動。答案

為C。中考結(jié)果統(tǒng)計如圖2所示。

調(diào)研結(jié)果表明：選擇D的學生認為，物體在光滑平面不受摩擦力，題目中沒有說明不受空氣阻力，離開彈簧后，物塊A因空氣阻力而減速運動。這些學生的物理基礎(chǔ)知識很扎實，考慮問題也很全面。問題出在對物理模型認識的偏差上：對“光滑平面”只知其然（表象）——不受摩擦力，不知其所以然（本質(zhì)）——摩擦力相對物體所受的其他力而言很小，可以忽略，而不是真的摩擦力為零。真正理解“光滑平面”本質(zhì)的學生不會在空氣阻力上糾纏，明晰空氣阻力遠遠小于摩擦力。

（三）精選實際問題，活化模型運用

在實際問題中“信息”是隱蔽的，學生只有根據(jù)情境完成抽象、簡化、建模等系列活動，才能得到正確的結(jié)果，做出合理的解釋。

例如，（2019年畢節(jié)市中考）如圖3甲所示某大橋的實景圖，其主通航孔橋采用雙塔雙索面斜拉橋，可逐步抽象成圖乙、圖丙、圖丁所示的模型。可以看出它用到了_______（選填“杠桿”或“斜面”）的物理知識。為了減小鋼索承受的拉力，在需要與可能的前提下，可以適當______（選填“增加”或“減小”）橋塔的高度。

本題將實際問題——斜拉索大橋轉(zhuǎn)化為學生熟悉的杠桿模型，并用幾幅圖呈現(xiàn)出建模過程，要求學生運用杠桿平衡的知識進行分析。此題雖然是評價學生物理知識水平的好題，卻不是訓練學生科學思維的好題。為此，筆者建議此題僅保留甲、乙兩幅圖，將其還原為“實際問題”，以用于考察學生對杠桿知識的理解。

改編后的試題：某跨海大橋的實景圖（如圖甲），其主通航孔橋采用雙塔雙索面斜拉橋，它的結(jié)構(gòu)可簡化為如圖乙所示的模型。為了減小鋼索承受的拉力，在需要與可能的前提下，可以適當增加還是減小橋塔的高度？簡述其理由。

通過結(jié)構(gòu)簡圖把實際問題的關(guān)鍵點進行顯現(xiàn)，有利于學生抓住問題本質(zhì)。學生首先要能從實際情境中分割出圖丙所示的部分，還要能將實際情境中三股鋼索簡化為一股，形成圖丁所示的常見杠桿。相對原題而言，學生多了針對真實情境進行抽象、簡化的建模體驗。經(jīng)常面對這樣的問題，學生的模型建構(gòu)水平肯定會有長足的發(fā)展。

培養(yǎng)學生的模型建構(gòu)能力，教師應(yīng)該在真正厘清物理模型內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的授課內(nèi)容、學習要求以及學生的認知水平來設(shè)計和實施教學，對學生的要求不能太高，教學進度不能過快，要注重學生的習得與養(yǎng)成，方能達到培養(yǎng)學生學科素養(yǎng)的目的。

[參 考 文 獻]

[1]郭玉英，張玉峰，姚建新.物理學科能力及其表現(xiàn)研究[J].教育學報，2016（4）：60.

[2]李寶銀.初中物理核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力的研究[J].物理教師，2018（2）：37-40.

[3]胡安良.物理模型的建立及在物理教學中的應(yīng)用[J].物理教學探討（中學教學教研版），2012（1）：9-12.

（責任編輯：趙曉梅）