高中物理模型教學(xué)及學(xué)生建模能力的培養(yǎng)

袁素芳

摘要：現(xiàn)代教育背景下，在高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，講解了關(guān)于增強高中學(xué)生使用物理建模的意識以及增強學(xué)生處理實際問題的必要性和重要意義，在考試大綱中對于高中物理課程的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)包括引導(dǎo)學(xué)生能夠做到的是能夠自主的建立物理模型，并且增強學(xué)生們的分析能力以便能夠解決企業(yè)在在發(fā)展過程中遇到的問題的必要性。由此可知，在高中的物理教育階段，就要培養(yǎng)學(xué)生們應(yīng)用物理模型解決實際問題的能力，分析問題的能力，而這對加強學(xué)生們的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)揮著重要作用。為此本文主要探討了培養(yǎng)高中生建模能力的具體策略。

關(guān)鍵詞：高中物理;模型教學(xué);建模能力;培養(yǎng)策略

高一是培養(yǎng)學(xué)生抽象思維的關(guān)鍵時期，是促進學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的黃金時期，也是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要時期。如果教師在這個時期能夠把握住學(xué)生的心理特點，在實際教學(xué)中，教師可以將模型教學(xué)更加顯性化，提升學(xué)生關(guān)于物理模型基礎(chǔ)知識的儲備，設(shè)計具有吸引力的物理情境，激發(fā)學(xué)生自主建模的能動性，增加原始物理問題教學(xué)，促進學(xué)生利用物理模型解決問題的意識，提升學(xué)生解決實際問題的能力等。結(jié)合科學(xué)的教學(xué)策略，相信會有效地培養(yǎng)學(xué)生建模能力和問題解決的能力。

1 抓住本質(zhì)，建立模型

物理建模實際上就是把一些物理中的現(xiàn)象以及物理的過程內(nèi)部包含的一些次要的因素忽略，然后將其中的內(nèi)在特征抓住，并以此為基礎(chǔ)去探究當(dāng)中的規(guī)律。這個過程對物理的建模非常重要。在該步驟中，教師應(yīng)該充分體現(xiàn)其引導(dǎo)者的特性，使學(xué)生能夠具有全局的思維方式。以學(xué)生內(nèi)在的認(rèn)知作為起點，從而使學(xué)生能夠一步步抓住關(guān)鍵、丟掉次要的因素，要以科學(xué)的方法對研究的對象或過程進行分析和總結(jié)。例如：綜合考慮到學(xué)生思維方式，引導(dǎo)其對這個過程進行全面的觀察和認(rèn)真細(xì)致的分析，在這一過程中學(xué)生應(yīng)仔細(xì)解析物體受力特點以及運動特性，如兩個輕重不一的物體從同一高度靜止同時下落，作用過程中只受重力作用，對其他的影響因素忽略不計，比如物體本身的大小，形狀以及在下落時受到了來自空氣的阻力。對物體的物理過程進行關(guān)注，探究其本質(zhì)的特征并進行思維的抽象，即物體靜止下落，只受重力，忽略空氣阻力，可以 建立出物理模型。

2 確定教學(xué)目標(biāo)以及重難點

教學(xué)目標(biāo)對于處理教學(xué)內(nèi)容，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法都具有指導(dǎo)性的作用，在編寫教學(xué)設(shè)計時應(yīng)該慎重考慮。基于模型建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該能明確反映物理模型的內(nèi)涵以及建模方法，符合課程標(biāo)準(zhǔn)對于學(xué)生建模水平的劃分，同時還要有效指導(dǎo)模型教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的建模能力。

建模能力作為科學(xué)思維方式之一和物理學(xué)科核心素養(yǎng)所要求的必備能力之一，因此，在制定模型教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)時，應(yīng)該深入挖掘和開發(fā)具體知識中所包含的物理模型的內(nèi)涵，使得教學(xué)目標(biāo)能充分體現(xiàn)建模思想，將模型思維落到實處，將物理學(xué)科核心素養(yǎng)蘊含其中，促使學(xué)生的建模能力得到長遠發(fā)展。

3 綜合應(yīng)用思維方法，建立正確物理模型

思維方法包括抽象思維和形象思維、抽象和概括以及理想化方法。思維的方式主要有抽象和形象這兩種。物理模型在發(fā)展過程中需要抽象的思維也需要形象的思維。兩者不可或缺。比如質(zhì)點，理想的氣體，剛體，彈簧的振子以及點電荷這些都是比較重視主要的因素，主要使用了抽象和概括，分析和綜合以及對比和等效這些思維的方法對物理的模型進行構(gòu)建。比如對摩擦力以及彈簧的質(zhì)量忽略不計的彈簧振子模型;對分子的大小和相互作用進行忽略的地理想氣體的模型;法拉第提出的電場線和磁感線的模型以及哥白尼日心說的天體模型和盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型都是科學(xué)家們對思維的方式散發(fā)后總結(jié)出的比較簡潔且生動的模型。

抽象以及概括是為了找出物理問題中的本質(zhì)，必須抽出次要因素，留下本質(zhì)因素，，對事物具有的共同的屬性進行歸納和總結(jié)，建構(gòu)物理模型。這個方法就是抽象和概括。比如對兩個靜止?fàn)顟B(tài)的帶電體具有的靜電力進行研究時，能夠影響的因素非常多，但如果其本身限度比較小，帶電體的大小，形狀以及電荷的分布這些因素，對我們所討論的問題影響甚小，可忽略不計，把帶電的例子看成一個只有電的幾何點，就是點電荷。理想化方法。該方法是，以具有真實性的實驗和理論作為基礎(chǔ)，發(fā)揮自己的想象力，把重點放在主要的矛盾上，忽略次要的因素，用使用邏輯的推理，對實驗的條件和研究的對象進行理想化以及純化的轉(zhuǎn)變，并在思想方面構(gòu)建一個新的思維方式。比如伽利略通過對斜面的小車進行理想實驗總結(jié)出了慣性的定律;牛頓則對衛(wèi)星進行了研究;愛因斯坦根據(jù)理想的火車閃電實驗，發(fā)現(xiàn)了相對性的原理，創(chuàng)建了狹義上的相對論，有結(jié)合愛因斯坦的實驗，推廣等效原理，建立了廣義相對論。

4 綜合評價，優(yōu)化教學(xué)過程

教學(xué)評價環(huán)節(jié)是對于教學(xué)計劃實踐效果的終極檢驗，是優(yōu)化和完善教學(xué)計劃的有效手段，因此，教師在制定教學(xué)計劃時需要考慮如何評價，評價方式以及評價對象。

為了提高教學(xué)評價的有效性，一般需要從“教”和“學(xué)”的兩個角度來對一個教學(xué)設(shè)計展開全面的評價。對教師“教”的評價可以促進教師對于教學(xué)設(shè)計的內(nèi)容和活動安排提出建設(shè)性的改進意見，提高教師專業(yè)素養(yǎng)和教學(xué)實踐能力。對學(xué)生“學(xué)”的評價可以及時幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以便幫助學(xué)生有針對性的做出學(xué)習(xí)態(tài)度以及學(xué)習(xí)方法上的改變。同時，建議教師可以采用多元化的評價方式，舍棄“一考定終身”的評價方式，因為，模型建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計出發(fā)點在于學(xué)生建模能力的培養(yǎng)，建模方法的掌握以及核心素養(yǎng)的發(fā)展。

5 結(jié)束語

綜上所述，學(xué)生建模能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的事業(yè)，在短時間內(nèi)很難看到非常顯著的效果，因此教師應(yīng)當(dāng)在日常教學(xué)中重視對學(xué)生建模能力的培養(yǎng)，為其營造一個良好的學(xué)習(xí)氛圍。

參考文獻：

[1]楊博聞，段旭朝.關(guān)注原始物理問題?培養(yǎng)學(xué)生建模能力[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2020，49（12）：2-3.