構(gòu)建物理模型　落實(shí)教學(xué)過(guò)程

貴州省甕安中學(xué)　楊通銀

構(gòu)建物理模型落實(shí)教學(xué)過(guò)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(duì)物理概念建立、加強(qiáng)對(duì)構(gòu)建過(guò)程、物理情景、理想實(shí)驗(yàn)過(guò)程等的教學(xué)，有助于提高學(xué)生的抽象思維能力和知識(shí)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(wèn)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(guò)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(guò)程是通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)，在事實(shí)的基礎(chǔ)上建立物理模型，提出簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)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(guò)程中，建立物理模型卻是他們的難點(diǎn)，因?yàn)槲锢憩F(xiàn)象和物理過(guò)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(shì)必增加研究問(wèn)題的難度，甚至使問(wèn)題無(wú)法研究。因此，在科學(xué)研究和實(shí)際問(wèn)題中，常常運(yùn)用理想化、簡(jiǎn)化或類比等方法，建立起描述某一問(wèn)題或過(guò)程的模型，使問(wèn)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(jì)而成的，因此，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，運(yùn)用物理模型進(jìn)行教學(xué)和訓(xùn)練，努力樹(shù)立模型意識(shí)，有助于提高學(xué)生的抽象思維能力和知識(shí)應(yīng)用能力，為了更好地揭示事物的本質(zhì)，本文將通過(guò)落實(shí)教學(xué)過(guò)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(wèn)題的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。

一、加強(qiáng)對(duì)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(shí)驗(yàn)和物理思維的產(chǎn)物。任何物理概念的形成都離不開(kāi)物理思維。例如：雖然人們經(jīng)常能觀察到天體的運(yùn)動(dòng)、人的行走、動(dòng)物的奔跑、車輛的前進(jìn)、機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，但如果不通過(guò)分析、比較、抽象、概括等物理思維過(guò)程，找出它們共同的、本質(zhì)的屬性和特征，即一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體位置的變化，就不可能建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念。而我們?cè)诮⑽锢砀拍畹臅r(shí)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(lái)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(diǎn)物理模型，它忽略了物體的形狀、大小、轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn)來(lái)代替。在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)質(zhì)點(diǎn)概念的建立，首先提出問(wèn)題：我們應(yīng)該如何描述雄鷹的運(yùn)動(dòng)呢？描述雄鷹的運(yùn)動(dòng)并不是簡(jiǎn)單的事情，困難出在哪里？如果雄鷹沒(méi)有形狀大小的話問(wèn)題就變簡(jiǎn)單了，于是引入了質(zhì)點(diǎn)概念模型。質(zhì)點(diǎn)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(wèn)題的實(shí)質(zhì)，只要我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)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(diǎn)的客觀實(shí)體，學(xué)生就會(huì)自己分析學(xué)習(xí)了。

二、加強(qiáng)對(duì)構(gòu)建過(guò)程的教學(xué)

在高中物理中建立的理想化的物理過(guò)程有勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等。它們從不同的側(cè)面和角度描述和揭示了各種問(wèn)題中實(shí)際過(guò)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(gè)“物理模型”的思維固然重要，但更重要的是通過(guò)構(gòu)建過(guò)程幫助學(xué)生去領(lǐng)悟這種思維過(guò)程，去品味這種思維過(guò)程。在講“自由落體”時(shí)，就應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生去理解，為什么要把物體的下落運(yùn)動(dòng)理想成“自由落體”，從而明確學(xué)習(xí)“自由落體”的實(shí)際意義，經(jīng)過(guò)引導(dǎo)、啟發(fā)、分析，學(xué)生自然而然地就會(huì)領(lǐng)悟到其中的奧秘。由此可見(jiàn)：在高中物理教學(xué)中如果借助“物理模型”教學(xué)，通過(guò)采用模型方法，突出物理問(wèn)題的主干，區(qū)分主要因素和次要因素，抓住問(wèn)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(cuò)誤的思維，就能使物理問(wèn)題化難為易，化繁為簡(jiǎn)。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(shí)正確運(yùn)用科學(xué)抽象思維方法去處理物理問(wèn)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(duì)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(lái)活力，尤其是從學(xué)生生活實(shí)際出發(fā)，以圖畫(huà)、情境、過(guò)程展現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生親身體驗(yàn)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(dòng)手操作、自主探索和交流的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生主動(dòng)研究充滿物理規(guī)律的實(shí)際問(wèn)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(shí)性。

例如，“位移”是學(xué)生第一個(gè)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(yùn)動(dòng)時(shí)只關(guān)心物體位置變化的大小和方向的例子。如運(yùn)動(dòng)會(huì)上，對(duì)于跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員，我們只關(guān)心起跳點(diǎn)和落地點(diǎn)，如果知道起跳點(diǎn)，要確定運(yùn)動(dòng)員的落地點(diǎn)還應(yīng)知道什么？通過(guò)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(duì)理想實(shí)驗(yàn)過(guò)程的教學(xué)

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)是一種可實(shí)現(xiàn)的、科學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)，其目的在于獲得物理思維的材料，檢驗(yàn)物理理論或假說(shuō)是否正確；理想實(shí)驗(yàn)也叫“假想實(shí)驗(yàn)”，是建立在真實(shí)事實(shí)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(guò)程。是物理學(xué)家源于自身經(jīng)驗(yàn)而又超出自身經(jīng)驗(yàn)的一種高級(jí)思維活動(dòng)，它以實(shí)踐為基礎(chǔ)，是在科學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)際研究過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行辯證的、深入的、十分抽象的思維。根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)某種看法或斷言作出檢驗(yàn)或評(píng)判，有時(shí)還能得出一些新的物理規(guī)律。例如，著名的伽利略理想實(shí)驗(yàn)：首先是建立在小球從一個(gè)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(shí)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(huì)上升到與初位置相同的高度的位置上。如果第二個(gè)斜面的坡度越來(lái)越小，則小球?qū)⒃綕L越遠(yuǎn)，當(dāng)?shù)诙€(gè)斜面放至水平位置并無(wú)限遠(yuǎn)伸時(shí)，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(wú)止境地運(yùn)動(dòng)下去。伽利略根據(jù)這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)得出“物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持”，這推翻了自亞里士多德以來(lái)一千多年里關(guān)于“力是維持物體運(yùn)動(dòng)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(shí)的培養(yǎng)，學(xué)生通過(guò)對(duì)復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理問(wèn)題形成多角度的、豐富的理解，從而使他們?cè)诿鎸?duì)新問(wèn)題時(shí)，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(wèn)題的程序。通過(guò)對(duì)生活的實(shí)際問(wèn)題建立模型，大大激發(fā)學(xué)生對(duì)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(shí)。另外，在培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建物理模型的過(guò)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(yùn)用[J].東平縣實(shí)驗(yàn)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(bào).2007年第28卷.第4期