初中物理高效課堂的建模研究

吳新娟

(江蘇省宿遷市宿豫區(qū)第一初級中學(xué) 江蘇 宿遷 223800)

目前初中物理教學(xué)仍然存在諸多問題，學(xué)生過于依賴教師的教學(xué)，對于知識的理解過于片面不夠深刻，遇到新的問題將無法自主展開探究。在教學(xué)中建立合理的物理模型是有效改善這一教學(xué)問題的主要措施，讓學(xué)生能夠?qū)⒅R從課本中抽離出來樹立正確的模型觀，提高學(xué)生對知識的自我探究與理解能力。因此如何準(zhǔn)確把握物理問題，建立正確的物理模型就成為了廣大教師需要探索解決的主要問題。

1.物理模型的相對概念

在初中物理教學(xué)中，建模思想主要是指學(xué)生使用所學(xué)習(xí)的綜合物理知識構(gòu)建一個可以從科學(xué)視角對物理知識加以闡述的可視圖形。例如，在光的傳播中可以利用線條代表光的傳播方向和傳播特征，在受力分析中利用箭頭和圖形來表達力的三要素的，可以全面為學(xué)習(xí)者提供物理知識的相關(guān)圖形信息，而在實際物理教學(xué)中滲透建模思想有利于提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力，還能夠讓學(xué)生運用建模思維去思考物理問題，提高學(xué)生的物理知識應(yīng)用能力，與之同時建模思維，還能夠讓學(xué)生擁有獨特的創(chuàng)造性，能夠科學(xué)完成物理實驗，提高學(xué)生的實踐動手能力。基于此，應(yīng)當(dāng)在物理教學(xué)中合理進行物理模型的設(shè)計。

與之同時，物理作為一門自然科學(xué)，所有物理知識都源自于科學(xué)家對日常生活世界的研究與觀察，所以在物理知識的教學(xué)中，物理知識必須建立在一定的使用情境以及物理環(huán)境中，由于物理知識的情境化特點，所以離不開物理模型的構(gòu)建不同物理知識之間存在一定的聯(lián)系和相似性，這樣就可以建立相應(yīng)的物理模型，為學(xué)生構(gòu)建整體化一的知識結(jié)構(gòu)。能夠幫助學(xué)生加強對物理知識的認識，并且達到知識遷移的教學(xué)效果。

首先，物理模型擁有實體模型和符號模型，能夠在物理研究中將物理研究對象表現(xiàn)出高度的抽象性和代表性，所有物理實驗和物理規(guī)律的研究都是建立在物理模型基礎(chǔ)之上，想要研究物理使用環(huán)境中的相關(guān)變量則必須要利用物理模型來控制環(huán)境和相關(guān)條件的變化。

其次，物理模型的構(gòu)建目的是要通過觀察具體的物理情境現(xiàn)象，建立相應(yīng)實驗?zāi)Ｐ蛯ξ锢砬榫臣右越忉?，幫助研究者管理，解決實際問題。

物理模型的建立則需要選定物理模型以及具體使用情境的相關(guān)性運用語言或符號來描述相應(yīng)的問題環(huán)境，同時引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)情境結(jié)構(gòu)逐一建立有規(guī)則的模型，對模型進行有效性分析，探索不同模型建立的合理性以及使用范圍，從而對具體的問題情境加以分析與探討。并且物理模型的應(yīng)用還有助于學(xué)生知識遷移的學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生在已經(jīng)建立的模型基礎(chǔ)之上，去對知識加以延伸和推演，學(xué)生則能夠利用模型去解釋與該物理知識的相關(guān)性問題，學(xué)生在逐漸學(xué)習(xí)與知識的推導(dǎo)中，將會形成遷移技巧。

2.物理模型的構(gòu)建方法

2.1 構(gòu)建物理建?；厩榫?。要在初中物理教學(xué)中幫助學(xué)生擁有物理建模思維，那么就必須要讓學(xué)生從思維角度對物理知識加以探索，掌握物理建模思維，首先讓學(xué)生明確物理建模的基本含義，學(xué)生可以了解到什么是建模，建模會對物理學(xué)習(xí)有什么樣的作用，這樣就能夠引導(dǎo)學(xué)生了解物理知識，讓學(xué)生尋找到物理實驗中的相關(guān)變量，并且通過逐步的實驗探究去找到變量關(guān)系。但目前絕大部分教師認為物理教學(xué)中，教師只需要為學(xué)生詳細的講解知識，即可置于學(xué)生對于知識的理解深度，則不用過度在意。就出現(xiàn)了傳統(tǒng)傳輸性教學(xué)模式，這樣的教學(xué)模式，雖然能夠幫助學(xué)生詳細解讀物理知識，但是學(xué)生卻只理解物理知識的淺層含義，缺乏物理原理的認識，也就減少了學(xué)生對于物理知識的主觀認知過程，從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)較為膚淺。

2.2 抽象建模法。物理知識雖然來自于對日常生活現(xiàn)象的總結(jié)與分析，但是物理知識都具有一定的抽象性。而抽象性建模法主要是指根據(jù)物理的使用情境和具體條件，構(gòu)建起相應(yīng)合理的邏輯規(guī)律，同時找到合適簡單的問題解決方法，有針對性的讓學(xué)生從具體條件和問題中尋找出具體的問題解決思路，來幫助學(xué)生快速掌握問題，知識要點。

2.3 相似性建模法。相似性建模法主要是指學(xué)生必須要在學(xué)習(xí)過程中將較為相似的學(xué)習(xí)內(nèi)容和物理知識進行統(tǒng)計分析，總結(jié)歸納其中所存在的同質(zhì)特點，隨后將這些特點從物理使用環(huán)境中抽離建設(shè)相應(yīng)的使用模型。這樣學(xué)生在遇到類似問題時，將會首先考慮該模型，從而尋找到問題的解決方法。

2.4 概括建模法。該模型的構(gòu)建方法主要是指針對具有相似性物理問題，針對真實情境，對物理科學(xué)知識加以抽象和概括，并最終建立起物理模型的過程，該過程強調(diào)物理模型的概念選擇，要能夠從具體的模型中抽取出相應(yīng)的物理概念和知識點，就要求物理模型的選擇人員能夠加強對環(huán)境和要素的準(zhǔn)確把握。例如，在點電荷和周圍形成電場分布的研究時，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生將抽象的磁場知識從使用場景中抽離出來，隨后將帶電體體積和形狀，以及所處的相對環(huán)境作為條件約束來進行研究，這樣即可得出帶電體的形狀和體積將會直接影響到電荷的分布。

3.初中物理教學(xué)中構(gòu)建模型的有效措施

3.1 利用多媒體來為學(xué)生演示具體物理情境。物理問題解決的最佳方式是通過建立物理模型，而學(xué)生是否能夠全面掌握模型的使用環(huán)境以及模型建立是否科學(xué)合理，將會直接影響到物理模型的構(gòu)建和使用質(zhì)量，因此教師可以多利用多媒體來為學(xué)生演示物理知識的具體使用情境，讓學(xué)生以更加直觀的方式去理解物理知識的存在形式，從而幫助學(xué)生建立正確恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?。對于初中學(xué)生來說，雖然已經(jīng)初步具備了物理知識的自主學(xué)習(xí)能力，但是物理知識相對抽象，對于部分理解能力不足和抽象性思維不足的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)難度較大，此時為了幫助學(xué)生快速理解物理知識，并且在腦海中生成物理知識的實際體驗，那么就需要以更為直觀的方式為學(xué)生講解物理知識，但是在課堂中并不是所有物理知識都能夠以實驗來呈現(xiàn)，此時教師就可以利用多媒體的方式采用視頻和圖片以及音樂解說共同作用的方式來建立物理模型和物理情境，從而幫助學(xué)生提高對于物理知識的認識、理解。

例如，在聲波的產(chǎn)生與傳播教學(xué)中，聲波在學(xué)生日常生活中是看不見也摸不著的物理現(xiàn)象，所以如果單純使用語言描述來引導(dǎo)學(xué)生理解知識，則很難讓學(xué)生融入教學(xué)活動，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，此時教師可以首先為利用多媒體展示聲音在不同介質(zhì)中的傳播現(xiàn)象，如固體、液體、氣體。隨后還需要為學(xué)生展示聲源抽真空實驗。如聲音在水中傳播時，往往會濺起水花，如果水花消散，那么聲波同時也會消失，通過這樣更為直觀的方式。就可以讓學(xué)生很明顯的感受到聲音的傳播，往往伴隨著物體的振動。隨后為了增強學(xué)生的實際體驗，教師可以將學(xué)生劃分為不同的學(xué)習(xí)小組讓學(xué)生結(jié)合教師所展示的實驗去對比分析。讓學(xué)生通過自主實驗去感受具體的物理情境，學(xué)習(xí)物理知識，并且對物理知識進行分析，小組實驗過程中，學(xué)生之間相互影響相互幫助，則能夠讓部分抽象性思維不強的學(xué)生也可以快速完成實驗，獲得更為直觀的物理知識認識。這樣學(xué)生很快就會意識到聲音的傳播，必須要擁有介質(zhì)，以及聲音的傳播特征。這樣就在學(xué)生腦海中建立了聲音傳播的物理模型，加強了學(xué)生對于理論知識的認識與理解。同時為了讓物理知識的教學(xué)具備對比性，教師還可以在教學(xué)活動中增加真空中鬧鈴的聲音實驗，利用多媒體為學(xué)生播放真空中鬧鈴聲音的變化，這樣學(xué)生就會通過視頻發(fā)現(xiàn)在空氣逐漸被抽離時鬧鐘的聲音將會逐漸減少，而當(dāng)空氣完全抽離，則鬧鈴的聲音也將同步消失。利用對比實驗，讓學(xué)生對物理知識擁有更為全面的認識，并且可以對物理生成屬于自己的探究認識。加強學(xué)生理解，提高教學(xué)效率。

3.2 結(jié)合實際案例為學(xué)生構(gòu)物理模型的對比情境。物理知識的應(yīng)用都來自于學(xué)生的日常生活，為了提高學(xué)生對物理知識的應(yīng)用與理解，則需要教師結(jié)合具體案例來為學(xué)生構(gòu)建模型的對比情境，讓學(xué)生可以將相應(yīng)物理概念從使用情境中抽離提高對物理概念的理解。并且教師所組織匯總的物理現(xiàn)象都源自于學(xué)生的實際生活，能夠快速激發(fā)學(xué)生的日常生活經(jīng)驗，讓學(xué)生從日常生活出發(fā)完成知識的探究學(xué)生就會具備物理知識生活化思維，讓學(xué)生在日常生活中也可以從科學(xué)的角度去分析日常生活現(xiàn)象，不斷總結(jié)歸納物理知識，從而幫助學(xué)生無論在任何時刻都可以加強物理學(xué)習(xí)。

例如，在浮力的教學(xué)中，教師可以為學(xué)生講解：“死海不死”、游泳以及輪船的作用原理。隨后向?qū)W生提出引導(dǎo)性問題“為什么人在死海中可以直接漂浮在海面，而游泳運動原則必須要奮力拍水才能夠不沉入水中，輪船為何會永久漂浮于水面上？”由于學(xué)生在日常生活中并未真實體驗過死海的實際情況，并且部分學(xué)生沒有學(xué)過游泳，也無法理解人在死海中漂浮的實際情況。為了幫助學(xué)生更為清晰的去完成知識競技，再完成案例講解之后，教師就可以為學(xué)生提供相應(yīng)的物理實驗器材讓學(xué)生構(gòu)建不同的物理模型，為學(xué)生準(zhǔn)備不同類型但大小形狀相同的木塊，讓學(xué)生分別將這些木塊放入水中，學(xué)生很快就會發(fā)現(xiàn)部分木塊漂浮于水上，而部分木塊沉于水下，隨后讓學(xué)生在水中加入實驗?zāi)M死海的實際環(huán)境學(xué)生在加鹽的過程中，很快就會發(fā)現(xiàn)部分原來沉于水下的木塊將會逐漸浮于水上，通過這樣的教學(xué)活動，學(xué)生很快就會意識到水的府邸實際上與水中的含鹽量有著正比關(guān)系，這樣就能夠幫助學(xué)生在現(xiàn)實生活與實際實驗中去理解物理知識，學(xué)生的物理實際應(yīng)用能力也將會得到有效提升。學(xué)生將很快從不同的物理實驗對比尋找出物理知識的使用結(jié)構(gòu)和相似性，從而有效提高學(xué)生對物理知識的應(yīng)用與理解能力。

3.3 引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會閱讀物理文本。在初中教學(xué)階段，很多教師存在一個錯誤的觀點，就是教師經(jīng)常將個人的學(xué)習(xí)經(jīng)驗與學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗混為一談?wù)J為在物理教學(xué)中所有學(xué)生都能夠通過簡單的情境閱讀來完成對物理知識的理解，學(xué)生對于物理知識的認識很容易，僅僅停留在課本表面，無法加強學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。但在實際教學(xué)中閱讀文本作為重要的教學(xué)引導(dǎo)工具，又是教學(xué)活動中必不可少的組成元素，此時教師就應(yīng)當(dāng)改變教學(xué)引導(dǎo)方法，讓學(xué)生從更加簡單易懂的層次去理解物理文本，并且在腦海中生成與物理文本相對應(yīng)的物理實驗活動，通過長時間的訓(xùn)練就能夠為學(xué)生打造一個良好的物理文本閱讀經(jīng)驗，這對于剛剛接觸到物理知識的初中生來說，將會為學(xué)生未來的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

教師需要在教學(xué)活動中積極改善教學(xué)內(nèi)容，不斷強化學(xué)生的物理閱讀能力，讓學(xué)生具備抽象思維和自主學(xué)習(xí)能力，促使學(xué)生即便脫離教師的引導(dǎo)，也能夠通過自主閱讀來完成知識的見解，從而為學(xué)生的全面發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，教師在引導(dǎo)學(xué)生閱讀物理文本時，應(yīng)當(dāng)注意以下幾方面，首先教師需要為學(xué)生解釋物理文本中所描述的主要問題，隨后根據(jù)問題來為學(xué)生解讀文本中的內(nèi)涵和層次，這樣就能夠讓學(xué)生站在更為客觀的角度去理解物理背景，從而加強物理抽象思維。其次學(xué)生需要仔細閱讀物理教材，在物理教材中尋找出物理概念的相對因素和解釋內(nèi)容，以此來方便學(xué)生理解物理課本中所傳授的知識，在這一過程中學(xué)生就會很容易發(fā)掘物理文本中所談到的物理條件和相關(guān)因素，并且在腦海中建立起正確的物理網(wǎng)絡(luò)知識結(jié)構(gòu)。幫助學(xué)生快速獲取物理公式，提高學(xué)習(xí)水平。

3.4 引導(dǎo)學(xué)生具備科學(xué)的物理學(xué)習(xí)思維。在初中物理教學(xué)階段，由于學(xué)生是首次接觸物理知識，在物理學(xué)習(xí)中往往會出現(xiàn)一些學(xué)習(xí)方法不正確，學(xué)習(xí)針對性不強的情況，為了解決學(xué)生這一問題和困難，并且?guī)椭鷮W(xué)生建立相應(yīng)的物理模型，則應(yīng)當(dāng)對學(xué)生科學(xué)的物理學(xué)習(xí)思維加以引導(dǎo)，讓學(xué)生的抽象性思維可以獲得解放，從而在腦海中建立物理結(jié)構(gòu)式模型。

例如，在與力相關(guān)的知識教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生從實際生活出發(fā)，為學(xué)生提出生活化問題：“同學(xué)們，大家在家中切菜時觀察到，菜刀的刀刃為什么是由兩邊向中間集中的形狀，菜刀刀柄處為什么又往往會出現(xiàn)凹槽或者紋路？”通過這樣的生活化問題，讓學(xué)生激活生活經(jīng)驗去解答物理知識，學(xué)生很快就會認識到刀刃處向刀的中間聚集，其主要目標(biāo)是為了減少受力面積，從而增大壓強能夠快速切割食材，而刀的刀柄處出現(xiàn)紋路和凹槽，則目標(biāo)是增加觸面的粗糙程度，增大摩擦力。學(xué)生往往會從個人生活經(jīng)驗出發(fā)去解讀知識，從而幫助學(xué)生生成物理模型學(xué)習(xí)思維，讓學(xué)生在未來的學(xué)習(xí)中也可以借助生活經(jīng)驗完成知識的解讀，有利于培養(yǎng)學(xué)生的抽象性思維。

結(jié)束語

在當(dāng)前初中物理教學(xué)中，為學(xué)生構(gòu)建高校課堂是教學(xué)的核心目標(biāo)，在物理教學(xué)中為學(xué)生傳授物理模型概念，能夠幫助學(xué)生更加全面的應(yīng)用并探索物理知識。不僅可提高物理教學(xué)的豐富性，還能夠拓展學(xué)生的知識視野，真正為學(xué)生物理知識的學(xué)習(xí)與掌握而打下良好基礎(chǔ)。