淺析初中物理教學(xué)中物理模型的構(gòu)建策略

趙士棟

摘 要：在初中物理教學(xué)中引入物理模型，就是一種將物理知識(shí)變得形象可感、直觀易懂的好方法，要遵循由易到難、由淺入深、由表象到實(shí)質(zhì)的人類認(rèn)識(shí)規(guī)律，將一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為直觀的事物，展現(xiàn)在學(xué)生面前，從而幫助學(xué)生理解消化物理知識(shí)，取得更好的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：初中物理；物理模型；構(gòu)建方法

初中物理學(xué)科已經(jīng)顯示出它的抽象性，學(xué)生接受起來(lái)未免有些吃力，利用模型的形象直觀的特點(diǎn)，可破解物理難題，開(kāi)啟智慧之門。構(gòu)建初中物理教學(xué)中的物理模型，要遵循由易到難、由淺入深、由表象到實(shí)質(zhì)的人類認(rèn)識(shí)規(guī)律，將一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為直觀的事物，展現(xiàn)在學(xué)生面前，從而幫助學(xué)生理解消化物理知識(shí)，取得更好的學(xué)習(xí)效果。

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：質(zhì)點(diǎn)、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、理想化實(shí)驗(yàn)——在大量實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)邏輯推理，忽略次要因素，抓住主要特征，得到在理想條件下的物理現(xiàn)象和規(guī)律的科學(xué)研究方法就是理想實(shí)驗(yàn)。理想化方法是物理科學(xué)研究和物理學(xué)習(xí)中最基本、應(yīng)用最廣泛的方法。初中物理中就有一個(gè)非常著名的理想化實(shí)驗(yàn)：伽利略斜面實(shí)驗(yàn)。

5、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

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。

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。

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、初中物理模型的構(gòu)建程序

1、分析研究對(duì)象原型特征。物理研究中對(duì)于模型的建立首要要求就是提取出正確的事物本質(zhì)特征，能夠做出合理的抽象是成功的第一步。對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決，建立相應(yīng)的模型是一種非常明智的選擇。

2、確定影響研究對(duì)象的主、次因素。對(duì)于主要矛盾的把握，是建立模型進(jìn)行研究的根本性要求，對(duì)于次要問(wèn)題的忽略，可以有效的凸顯出關(guān)乎事物發(fā)展的規(guī)律，從而更好的指導(dǎo)人們解決實(shí)際問(wèn)題。

3、把握住研究對(duì)象本質(zhì)特征并做出合理抽象。通過(guò)上文的分析，我們可以清楚的認(rèn)識(shí)到，本質(zhì)和主要影響因素對(duì)于研究事物發(fā)展規(guī)律的重要性。從中，物理模型對(duì)于物理研究的重要性就不言而喻了。為了更好的解決實(shí)際問(wèn)題，有必要要求物理研究表現(xiàn)出物理現(xiàn)象的本質(zhì)，對(duì)于事物的本質(zhì)和現(xiàn)象之間的聯(lián)系的揭示，是物理研究的重要內(nèi)容。