“电磁感应”融入建模思想的教学研究

徐燕来

高中物理教师在教学中，常常会发现学生难以深入理解物理概念，他们很容易在应用时把物理概念弄错，他们不能灵活应用学过的公式，有时甚至不知道哪些问题需要用哪些公式解决；也不会解决实际生活中的物理问题，比如学生看到一张稍微复杂一点的电路图，立刻就会觉得很困难，从而不愿意主动琢磨电路图中的知识。这都是因为学生的物理知识没有系统化。因此教师在引导学生学习物理时，要有意识的引导学生树立数学建模思想，让他们能有效整理学过的知识。

一、建模思想的概念

数学建模是指从抽象的高度理解事物、从事物的过程中归纳出规律、将规律应用在与之相关的事情上。这实际是把学过的知识系统化、规律化、分类化的思想，通过建立数学模型，学生才能深入理解所学的知识。

二、高中物理建模思想训练的应用

1.引导学生抽象观察事物

教师引导学生观察一件事物的方法有很多，可以使用情境导入法、实验说明法等等。如果学生没有建立数学建模的思想，一般会关注：有一件事情发生了、这件事很有趣、怎么会发生这样的事情？这种感性的认知会使人们对事物的理解肤浅化，所谓的数学建模思想则是要求学生用高度抽象的思想去看待问题，通过初步的观察建立起科学的假设、并能用抽象的方法建立起科学的猜想，这是探索物理的初步。

比如在“电磁感应”实验中，在电流表两端接上电圈组成闭合电路，通电后在线圈中插入和拔出磁铁，会发现电流表的指针发生了偏转，于是教师可以引导学生思考这一现象的原因，然后共同找到答案：磁铁在线圈中运动能产生电流。

2.引导学生掌握事情的规律

教师在引导学生学习物理时，会发现学生没有追究事情实质的意识，他们习惯于等待教师告诉他们知识的要点、公式或者应用方法，他们不愿思索，只愿作简单的“抄写员”。因此教师除了要引导学生建立抽象看问题的方法，还要引导学生学会分析科学的规律。比如在“电磁感应”实验中，教师可让学生分组实验，A组从S级放入线圈，B组从N级，结果如下表：

A组（S级）

B组（N级）

教师引导学生比较两组实验结果，并得出结论：当磁铁相对于电圈运动时，会产生电流，反之，不会产生电流。

3.引导学生应用总结的规律

在数学模型的思想中，学生要通过已经掌握的规律建立一个数学模型，这个数学模型要能概括与之相关的一切事物。所谓的物理定律，实际上就是科学家自己总结的物理模型。教师不仅要引导学生通过自主思考建立起模型，同时教师还要引导学生验证建立起来的模型，如果这个数学模型在实际应用中与理论有偏差，则该模型有偏差，学生就必须要修正这个模型。

比如在对闭合电路的部分导体做切割磁感线运动的实验中，学生可以观察到当导体移动时电流表会发生偏转，即产生电流，但是不是导体任何方向的移动都能产生电流呢？这里教师可以引导学生进行试验：

由上表可知，只有在导体左右平移切割磁感线时，才会产生电流。这就是对已经建立起来的模型进行验证和补充的结果。

三、高中物理建模思想培养的优势

1.让学生以科学的思维学习物理

部分高中生会感觉物理学习非常困难，这是由于他们对物理的学习还停留在感性的认知上。物理是一门高度抽象、高度理性、高度科学的知识。比如一个“电磁感应”现象，它日后就会涉及到电路图的设计运行结果，学生如果在“电磁感应”的课程中没有透彻地掌握知识，那么往后观察和分析电路图时就更不知道如何看待抽象的电路图。因此，教师要在高中物理教学中首先训练学生科学的思维方法，学生只有先锻炼好思维能力，才有利于将来的学习。

2.让学生树立自主探索的思想

在传统的物理教学中，教师虽然也会让学生探索物理的知识，但那时学生能探索的范围是有限的、探索的方法是固定的、探索的成果是已知的。建模的思想是一种自主探索科学的思想，学生以此思路学习物理，自己去探索大量的物理现象，透过具体的现象找到真正的规律，从而完成建模。这个数学模型是学生自己建立的、“独一无二”的数学模型，它有可能与物理科学家的见解相同，也可能不同。然而学生只有在不断的探索中才能找出知识的“真相”，这正是新课改中要求的教学目标。

3.培养学生学习物理的兴趣

在传统的物理教学中，学生的学习过程非常被动，所以对学生来说，学习物理的意义就是吸收课本上的知识，因此对物理学习的兴趣不大。建模思想则是让学生直接去探索物理这门科学知识，学生在学习过程中会遇到大量的科学现象、会遇到很多的“未知”，学生需要自主研究很多的问题。他们不仅要阅读课本去理解新的物理知识，有时还需要阅读其它物理读物等才能理解新的物理现象。自主的学习方式、广阔的学习空间、自己决定学习层次等，都会极大提高学生的学习兴趣。

教师可以从“电磁感应”的教学中看到建模思想给学生学习物理带来的优势，教师在引导学生学习高中物理知识时，要注重引导学生培养建模思想。

（作者单位：江苏省盐城中学）