高中物理教學(xué)中建構(gòu)物理模型的理論與實踐研究

杜愛芹

摘要：隨著物理教學(xué)難度的不斷提高，如何讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)掌握更多的物理知識，就成為了高中物理教師研究的重點(diǎn)課題之一。物理模型的建構(gòu)，實際上就是對問題的簡化描述和模擬，將抽象的物理知識形象化，并引導(dǎo)學(xué)生通過觀察物理的實驗和事實，尋找其中的共同特征，挖掘物理問題的本質(zhì)，從而更好地解決物理問題，同時進(jìn)一步加深學(xué)生對物理知識的理解、記憶與掌握，是新課改教學(xué)背景下，物理教師常用的一種有效教學(xué)手段。本文主要從意義、原則、實踐策略三方面，對高中物理教學(xué)中物理模式的建構(gòu)，進(jìn)行了詳細(xì)的研究與探討。

模型建構(gòu)是新課改教學(xué)背景下衍生出的一種新型教學(xué)方式，能夠很好地滿足新課改對高中物理的教學(xué)要求，提高物理課堂的教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升。與此同時還可以通過建構(gòu)模型的方式，拓展學(xué)生的思維能力，加強(qiáng)學(xué)生的探究意識，對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展都具有非常重要的意義和作用。

一、模型建構(gòu)在高中物理教學(xué)中的重要意義

激發(fā)學(xué)生對物理知識的學(xué)習(xí)興趣

相較于傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式來講，模型建構(gòu)能夠以一種新型的教學(xué)方式，為學(xué)生帶來不一樣的學(xué)習(xí)體驗，幫助學(xué)生整理所學(xué)知識，并讓學(xué)生在實踐活動中進(jìn)行總結(jié)與反思，獲取更多的知識和信息，提高學(xué)生的自我效能感，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的參與積極性，為學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提升打好基礎(chǔ)。

（1）加深學(xué)生對物理知識的理解。建構(gòu)模型能夠幫助學(xué)生將抽象的物理知識以形象的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，并將復(fù)雜的物理知識進(jìn)行分解和簡化，降低物理知識的理解難度，加深學(xué)生對物理現(xiàn)象和問題本質(zhì)的研究與把握，同時引導(dǎo)學(xué)生通過對物理現(xiàn)象和問題等的觀察、分析、總結(jié)與歸納，探索物理知識之間的內(nèi)在聯(lián)系及隱藏的各種規(guī)律，進(jìn)一步加深學(xué)生對物理概念、現(xiàn)象和問題的理解與掌握。

（2）提高學(xué)生的自主探究意識和能力。在高中物理教學(xué)中組織學(xué)生建構(gòu)模型的時候，需要學(xué)生從課本教材中的概念和例題中提取有用信息，然后通過探究、分析和總結(jié)，提煉教學(xué)內(nèi)容中的重難知識點(diǎn)，以及各個知識點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生完善自身的物理知識網(wǎng)絡(luò)，既能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識和能力，又能夠加深學(xué)生對物理知識的理解與掌握，提高課堂的教學(xué)質(zhì)量與效率。

二、模型建構(gòu)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用原則

（1）主體性原則。在傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)中，教師受應(yīng)試教育理念的影響，大多采取灌輸式的教學(xué)模式，學(xué)生長期處于被動地學(xué)習(xí)狀態(tài)，且部分教師為了樹立自身在學(xué)生心目中的威信，在教學(xué)中很少與學(xué)生進(jìn)行深入地交流與探討。基于此，在新課改教學(xué)背景下的高中物理教學(xué)中實施模型建構(gòu)教學(xué)模式的時候，教師應(yīng)當(dāng)遵守主體性原則，明確學(xué)生的教學(xué)主體地位，通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)在潛能，來全面調(diào)動學(xué)生的積極性與主動性，培養(yǎng)學(xué)生探究精神和創(chuàng)新思維的同時，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（2）多樣化原則。物理是一門與實際生活息息相關(guān)的學(xué)科，高中物理教師在組織學(xué)生進(jìn)行模型建構(gòu)的時候，可以聯(lián)系學(xué)生的實際生活，為學(xué)生提供更多感性的材料，讓學(xué)生能夠通過建構(gòu)物理模型，正確認(rèn)識物理知識的應(yīng)用環(huán)境。此外，教師還可以結(jié)合生活中的實際案例，組織學(xué)生開展探究性的物理實驗，進(jìn)一步加深學(xué)生對相關(guān)物理知識的理解與掌握?；蛘呤抢矛F(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)，將抽象的物理知識進(jìn)行具體地呈現(xiàn)，方便學(xué)生觀察物理現(xiàn)象，理解物理概念、解決物理問題，有效提高自身的學(xué)習(xí)效果。

三、模型建構(gòu)在高中物理教學(xué)中的實踐策略

（1）通過觀察、實驗進(jìn)行建模 ?觀察和實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理知識的重要方法，也是幫助學(xué)生建構(gòu)物理模型的重要途徑。學(xué)生需要在觀察和實驗的基礎(chǔ)上，了解物體的變化過程，以及物體之間得相互聯(lián)系，對物理概念、現(xiàn)象和問題等形成感性認(rèn)知，以此來建構(gòu)科學(xué)合理的物理模型，為學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升奠定良好基礎(chǔ)。

例如，在教學(xué)“公路路基鋪設(shè)”問題的時候，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察路面的傾斜情況，結(jié)合勻速圓周運(yùn)動知識點(diǎn)對物理問題進(jìn)行解釋，讓學(xué)生充分認(rèn)識到物理知識在交通中的應(yīng)用，并通過理論聯(lián)系實際的方式在腦海中形成清晰的場景，讓學(xué)生在觀察、實驗中形成建構(gòu)物理模型的能力。

（2）通過類比、聯(lián)想進(jìn)行建模。類比就是學(xué)生經(jīng)過觀察，明確某些事物在某些方面的共通之處，并利用這一共通之處，通過聯(lián)想來推論相似事物的某一性質(zhì)，能夠幫助學(xué)生以最快的時間熟悉陌生的事物，在高中物理建模教學(xué)中，可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。例如，在教學(xué)“電勢能”的時候，關(guān)于電場的分布、電勢能的變化等抽象知識點(diǎn)，學(xué)生在理解的過程中有一定的難度，此時，高中物理教師就可以引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想重力勢能的相關(guān)性質(zhì)，并在兩種能量的變化相似之間建立一定聯(lián)系，讓學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)電勢能的時候，建構(gòu)一個與“重力做功與重力勢能變換關(guān)系”相近的物理模型，降低知識點(diǎn)的理解難度，同時拓展學(xué)生的想象空間，發(fā)散學(xué)生的物理思維。

（3）通過替代、遷移進(jìn)行建模。等效替代也是新時期高中物理教學(xué)中，教師常用的一種教學(xué)手段，能夠通過替代、遷移等過程，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)等效的物理模型，其核心就是將兩個在某一方面具有相同作用效果的物體進(jìn)行替換，以達(dá)到簡化問題的目的。所謂的等效有兩層含義：第一，是兩個不同物理過程在某一方面取得相同的結(jié)果，可以將物理問題由研究事物轉(zhuǎn)為研究模型，方便學(xué)生挖掘物理現(xiàn)象的實質(zhì);第二，可以在處理物理過程時，選擇相對簡便的方法來得到相同的結(jié)果，并且不影響物理的實質(zhì)。例如，在計算“均強(qiáng)電場中帶電擺球周期”的時候，教師就可以利用等效替代法，引導(dǎo)學(xué)生探索擺球在重力場中所受作用和在均強(qiáng)電場中所受作用之間的相似性，在計算的時候用重力場來替代均強(qiáng)電場，以更簡便的方法解決這一物理問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

總而言之，在高中物理教學(xué)中，建構(gòu)物理模型對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量與效率來說，有著非常重要的作用和價值，不僅能夠簡化物理問題，加深學(xué)生對物理知識的理解與掌握，還能夠在建構(gòu)模型的過程中，拓展學(xué)生的想象空間，鍛煉學(xué)生的思維能力，帶領(lǐng)學(xué)生深入探索物理知識，在加強(qiáng)高中物理課堂教學(xué)效果的同時，培養(yǎng)學(xué)生形成物理建模思想，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生的綜合發(fā)展。