指導(dǎo)建模 培養(yǎng)物理科學(xué)思維

程鵬舉

(江蘇省灌云高級中學(xué) 222200)

在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生面臨的主要問題是認為知識點抽象，學(xué)生思考問題思路不全，思考問題存在片面判斷等.采用模型建構(gòu)，則是一種很好的教學(xué)手段，通過模型建構(gòu)，有助于學(xué)生將抽象的問題直觀化，也有利于學(xué)生形成嚴密的思維方式，也可最大程度的調(diào)動學(xué)生的積極性，至于如何指導(dǎo)學(xué)生建模，筆者采用以下幾種方式.

一、類比法，擴大空間

高中物理中，教科書版本在解釋一些問題時，會復(fù)雜化，將知識點變得抽象，在日常教學(xué)活動中，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在理解問題時會顯得吃力.因此，教師則應(yīng)該創(chuàng)新教學(xué)方法更為適應(yīng)學(xué)生的發(fā)展.筆者認為，通過類比法，指導(dǎo)學(xué)生建模，則可以有效地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理.

例如在選修3-1中學(xué)習(xí)“串并聯(lián)電路”時，在解釋串聯(lián)電路中各部分電路電壓關(guān)系時，教科書中通過電勢關(guān)系來進行解釋，即U01=φ0-φ1，U12=φ1-φ2，U23=φ2-φ3，U01+U12+U23=φ0-φ3，而φ0-φ3=U03,所以U1+U2+U3=U03,來解釋，學(xué)生則很容易產(chǎn)生困惑和不解.筆者便采用與生活實際現(xiàn)象來類比，如水壓和水流，則就很直觀，自來水管中的水流都是相同的，將水壓看成電壓，將水流看成電流，然后想像，自來水供水的過程，學(xué)生則理解了很多.同樣，在學(xué)習(xí)并聯(lián)電路中的支路和干路的電壓電流關(guān)系，也可以用水壓與水流關(guān)系來類比解釋，如各用戶所需水量等于自來水公司的總出水量等.通過此，便可以建立起關(guān)于電路的一些模型，可以幫助學(xué)生用于處理日后遇到的類似問題.

通過將物理學(xué)科中的一些物理現(xiàn)象，客觀存在卻無法用肉眼直接觀察到的抽象知識點，則可以通過類比法來使學(xué)生理解，以類比的方式放大一些問題的細節(jié)內(nèi)容，從而建構(gòu)相同體系問題的模型，擴大學(xué)生的思維空間，有效地發(fā)展學(xué)生的物理科學(xué)思維.

二、虛擬法，形象引入

物理中存在一些抽象的知識結(jié)構(gòu)，其實在世間萬物中是不存在的，但卻在實際問題的處理過程中，得需理解，認為其是存在的.因而，一些學(xué)生選擇通過憑空臆想的方式解決，可這樣的方式，是很容易出現(xiàn)思維空洞的.因此，教師則需要引入虛擬的物質(zhì)，來幫助學(xué)生理解和建立模型.

例如在選修3-1中學(xué)習(xí)“磁現(xiàn)象與磁場”時，學(xué)生很難理解磁場的存在是一種什么方式，因此可以引入虛擬的磁感線，從N極出發(fā)，之后回到S極，從而建立模擬畫出磁感線的大致方向的這種物理模型，對于學(xué)生的幫助是長久的.又如在學(xué)習(xí)“通電導(dǎo)線在磁場中受到的力”時，則可以以這種方式為基礎(chǔ)，進而發(fā)掘新的物理模型“左手定則”，通過虛擬引入的磁感線，并注明方向，之后，模擬擺動手掌使磁感線射入手掌心，并且食指指向電流方向，而大拇指這就是所受安培力F的方向，來處理一些關(guān)于判斷受力方向的習(xí)題，這樣的方法還有很多，如右手定則等等，都是可以以這種方式來進行學(xué)習(xí)的.作為學(xué)生在遇到此類問題的下意識反應(yīng)，則更有利于學(xué)生對于物理的學(xué)習(xí).

采用虛擬法，形象引入虛擬物質(zhì)，來指導(dǎo)學(xué)生建立模型，用于問題的處理，培養(yǎng)學(xué)生物理科學(xué)思維的事例還有很多，如在光速的學(xué)習(xí)過程中，通過引入光線等，都是非常典型的實例.因此，教師要發(fā)散自我的思維，來尋求多樣化的教學(xué)方式來幫助學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)思維.

三、實驗法，感知表象

物理是一門以實驗、觀察為主的學(xué)科，而這兩點，則是讓學(xué)生充分掌握知識內(nèi)容的保證.通過實驗所得的現(xiàn)象，則會形成一個個具體的模型印刻在學(xué)生的思維中，充分感知表象后的實質(zhì)問題.因此，筆者認為，可以通過實驗法來引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型，培養(yǎng)物理科學(xué)思維.

例如在必修一中學(xué)習(xí)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時，筆者便通過實驗的方式來引導(dǎo)學(xué)生感知表象，采用控制變量法來進行實驗，即引導(dǎo)學(xué)生進行實驗操作，起初學(xué)生通過保持質(zhì)量m不變，探究F與a的關(guān)系.直觀表象，學(xué)生則是通過打點計時器打出的紙條來得出單位時間內(nèi)小車移動的距離，來求得小車獲得的加速度a的大小，因為打點計時器兩點間的時間間隔恒為0.02秒，因此可以作為此實驗的計時方式，并利用多次實驗得出的F與a的數(shù)據(jù),繪制出坐標圖，隨后學(xué)生便驗證了F=ma的公式，而通過實驗過程中，學(xué)生形成的一個個具體模型便有助于學(xué)生感知加速度，質(zhì)量與作用力三者之間的內(nèi)在聯(lián)系.對幫助學(xué)生奠定關(guān)于運動學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，打下了堅實的基礎(chǔ)，筆者認為是非常有益的于學(xué)生而言.

因此，教師可以通過這種方式來指導(dǎo)學(xué)生建立模型，幫助學(xué)生搭建起主體和客觀認識之間的橋梁，感知到表象之后的物理現(xiàn)象和原理，同樣，許多的物理公式和概念，都可以通過實驗的方式來認識和理解，形成模型，這也幫助學(xué)生培養(yǎng)物理科學(xué)思維和有效地獲取知識內(nèi)容的關(guān)鍵方式.

建構(gòu)模型的學(xué)習(xí)方式，幾乎對于所有理科性科目的學(xué)習(xí)是通用的，在模型的建構(gòu)過程中，可以將需要掌握的知識點涵蓋為一個個的知識結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生充分理解和掌握知識難點與重點，并且形成單個的認知體系，對于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科的科學(xué)思維是有巨大幫助的.因此，筆者是極力提倡在學(xué)習(xí)中，通過指導(dǎo)學(xué)生建立模型的方式，來培養(yǎng)學(xué)生的物理科學(xué)習(xí).