浅析高中物理教学中物理模型的有效性及学生建模能力的培养

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摘要：物理模型可以作为解决问题的切入点，因为建立有效的物理模型在整个物理学中起支柱作用，当然物理模型在教学领域中的重要性自然不用质疑。它能使物理问题得以化难为易，同时物理模型的构建在理论联系实际中起到了纽带和桥梁的作用。

关键词：构建物理模型；有效性；培养；创新思维；建模能力

中图分类号：G632.41 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2012）05-0057-02

物理模型为解决物理问题提供了一个可以有效解决抽象问题的简单的方法，根据模型可以有效的将问题“化繁为简”并加以解决，使学生更容易透彻深入的理解物理概念及规律，能使学生对物理产生更加浓厚的兴趣，让学生有效的将所学知识应用于实际。那么理解了物理学的本质才能足以质疑物理问题、分析物理问题、解决物理问题。毕竟物理学本身是一门理论性、实践性很强的学科，那么如何让学生悟出物理本质，如何有效进行教学，同时如何培养学生的建模及实践能力值得深思。因为学生学习的积极性、主动性，往往来自于有效的引导，如何最大限度的激发学生学习物理的积极性和兴趣，笔者针对教学谈几点体会。

一、教学中有效应用物理模型的作用

物理学本是联系生活最密切的一门学科之一。因而在教学中必须充分调动学生学习积极性，促使学生积极参与学习、探究学习才是有效教学永恒的追求。而物理模型是人们认识和把握自然科学的途径，是培养学生创新能力的过程。原本在学生心理上就觉得高中物理是最抽象最难学的学科，相当一部分学生惧怕物理，课上明白课下实践太少，为提高教学效率适当培养学生应用物理模型的能力显得更重要。通常为了解决物理问题方便，物理教学中常常采用“简化”或“理想化”的方法，对实际问题进行抽象化处理。那么我觉得教学中适当应用模型也很有必要，可以有效的激发学生兴趣，毕竟物理模型的优点如下。

1.物理模型在培养学生的思维发展、解题能力的问题中起着至关重要的作用。熟练使用模型化方法有利于学生 将抽象的物理问题更直观化、形象化。使学生学习新知识时容易理解和接受。

2.物理模型既是物理科学体系中光辉的典范，也是人们通过科学思维对物理学科的抽象描述，是物理学教学中常用的方法。而采用“简化”的方法，有利于学生更深入的认识抽象的物理问题。

3.物理模型帮助学生建立起了清晰的物理图像，如求解变力做功采用微元段法、图像法，使物理问题“化难为易”、“化繁为简”，不仅增强了学生学习的自信心，还潜意识地培养了学生的创新能力。

4.物理模型既原于实践，而又高于实践，具有一定的概括性。而物理模型的有效使用能培养学生对较复杂的物理问题进行具体分析，有效培养学生解决物理问题的能力，更有助于培养学生的主动性。

二、构建物理模型重在创新思维的培养

教学中物理模型的构建实质上就是培养学生的创造性思维。所谓物理创造性思维，就是物理思维结果具有新奇性、独创性、目的性和价值性的物理思维活动。首先，思维的产品必须是新奇的和有独创的，其次，思维的产品必须符合物理思维的目的和具有一定的价值。构建不同的物理模型，有效利用物理模型从而培养学生的创新思维能力。指导学生运用正确的思维方法是培养学生创新能力首要任务。我个人觉得为了有效培养创新能力可采用如下物理模型。

1.条件物理模型即排除物体所处外部条件的次要因素，突出主要方面。如“接触面光滑”、“圆弧轨道”、“匀强电场”、“绝热”过程等。

2.理想物理模型，如，“匀速圆周运动”、“自由落体运动”、“简谐运动”、“简谐波”等，尤其在运动学中建立了理想化的“质点”模型，学生对这一模型有了充分的认识和足够的理解，为以后电学中的“点电荷”模型奠定了基础，为此通过简化处理就可以比较顺利解决物理问题。

同样一个探究性实验教学需要经过许多过程和步骤，归纳起来有：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证。这一过程中的每个环节都很重要，要结合实验的实际有选择地利用。学生是否具备自主探究知识的本领，是否能有效建模直接影响到课堂教学的效果，因此在实验的过程中要培养学生多种建模能力，那么在我们的高中物理教学中，怎样培养学生的物理建模能力显得尤为重要。

三、物理教学中怎样建模，如何培养学生的建模能力

引导学生真正认识和理解甚至建立物理模型，显然是培养学生创造性思维和创新能力的不可多得的途径。具备良好的思维能力才谈得上有良好的创新。物理学研究的基本方法是通过观察和实验提出模型假设，再经过实际应用从而培养学生建立物理模型的能力。

1.对物理过程建模。在中学物理中建立的理想化的物理过程有自由落体运动、光滑斜面上小球的运动、简谐运动、理想气体状态方程PV=nRT等都是物理过程和物理状态的模型化，运动学中各种最基本的运动形态为自然界物质的运动提供一幅绚丽多彩、结构严谨的图画，以便学生更易认识理解物理过程。

2.对物理概念建模。通过分析、比较、抽象、概括等物理思维过程，找出它们共同的、本质属性和特征，又必须忽略所研究模型的次要因素。尽管质点的概念很简单，忽略自身因素的影响，集中质量的一个点，如果只教会学生质点的概念，而没有使学生明确物理模型的思维过程以及运用物理模型的基本方法和思路也是失误，毕竟学生在理解时很难把握其实质，然而建立概念模型则是一种有效的思维方式。如、电场、电势、电势能、点电荷、纯电阻（线性元件）等。

3.对物理情境建模。在高中物理课堂教学中，我们常常要从生活实际中引入一些实物场景，让学生依托这些情境进行分析比较，而常见的物理情境模型在力学中有碰撞模型、子弹打木块模型等，在电磁学中有带电粒子在电场中加速模型、偏转模型，带电粒子在复合场中运动模型、金属棒运动切割磁感线的模型等。有助于学生理解物理过程并带着好奇兴趣探究学习，从而达到预期的效果。

总之，教学中物理模型的构建实质上就是培养学生的创造性思维。充分地用活物理模型，给学生营造一个宽松的课堂环境，在平时的教学过程中，必须注意培养学生构建和应用物理模型的能力。同时建模可以培养学生的想象能力，直觉思维能力，构造等能力，这些能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。