新课程下高中物理模型教学探微

叶峰

摘 要：著名物理学家钱学森先生说过：“模型就是我们对问题现象的分析，利用我们考究得来的机理，吸收一切主要的因素，略去次要的因素所创造出来的一幅图画。”物理是一门以科学实验为基础的自然科学，从伽利略开创近代物理研究的先河开始，实验验证法就是物理学科研究的重要手段.伟大的伽利略之处将逻辑推理和实验相结合思维，让我们能够对物理研究对象进行转换形成用其他学科方法加以探究，从而形成一定的探究模型，进而解决物理问题的一种方法，使物理学的研究如虎添翼，促进了物理学的学习和研究。

关键词：物理教学；构建模型；特点和种类；作用

中图分类号：G633.7 文献标识码： A 文章编号：1992-7711（2015）20-001-01

一、什么是物理建模

物理建模的定义：物理模型是一种理想化的物理情况，也是物理知识的一种直观简单表现形式，研究者在进行理论研究时通常都要从建造“模型”入手，利用抽象、理想化、突出主要因素、忽略次要因素、类比、各种数学方法等手段，把研究对象的物理本质特征抽象出来，构成一个非本质的物理概念概念或实物体模型系，处理物理问题的一种思维方法。从本质上说，分析和解决物理问题的过程，就是构建物理模型的过程；我们平时所说的解题时应“明确物理过程”，在头脑中建立“简单、清晰的物理情景”，本质就是指构建物理模型。例如，几乎所有的天体运动的问题都可以用匀速圆周运动的知识去求解，所有可以归为圆周运动模型。但是在许多实际问题中，运动现象、运动状态、运动过程不显而易见，而是隐含较深，必须通过理性的分析、判断等思维过程后才能建立起实际的模型。

二、物理模型的特点和种类

1. 中常见物理模型的种类

（1）研究对象理想化模型，例如：质点、刚体、理想气体、点电荷、恒压电源等；（2）运动变化过程中理想化模型，如：“自由落体运动”、“类平抛”、“热平衡方程”等等。这些都是把复杂的物理过程理想化了的“物理模型”。

2. 物理模型的特点

（1）物理模型是形象性和抽象性的辩证统一体，物理模型的建立需要我们舍弃次要因素，把握主要因素，化复杂为简单，完成由现象到本质，由具体到抽象的过程，而模型的本身又具有简单、直观、形象的特点。（2）物理模型是理性和猜想的辩证统一，物理模型不仅能解决已经发生或者我们已经了解的现象，而且可以通过先前获得的科学知识为科学依据，经过批判、推理等逻辑上的一系列严格论证；即具有一定的科学性；理想模型又可以解决现实生活中后人遇到的问题，因为模型来源于现实，又高于现实，是抽象思维的结果，所以当模型经过验证又有可能才有可能发展为理论，尽管理论未必百分百正确，但在一定的情况下完全可以解释、解决一部分问题。例如，波耳氢原子理论并非十全十美，但是必定对电子轨道的解释提供了一种可信的方法，这是经典物理无法做到的。

三、物理建模的作用

1. 构建模型，为物理教学难度“减负”。当在教学中遇到难点，可以通过建立物理模型使学生对教学难点有直观、全面了解与领悟。在构建物理模型的过程中，使得物理教学难点简单化主要有以下步骤。（1）指导学生对物理概念的理解。在建立物理模型前，如何建立模型和建立何种模型要适当合理的进行引导，以较好的学生带动整体学生的思考和讨论，使学生在建立物理模型前，就对该物理概念有了部分的认识，并且朝着教师规划的方向，进行模型的建立。（2）培养学生对模型的简化、概况能力的培养。在构建物理模型的过程当中，充分发挥学生思考与动手能力，培养学生在构建物理模型时抓住物理概念的主要因素，忽略次要因素等的构建物理模型的思想以及抽象性概况能力的发挥。因此，对晦涩、难以理解、深奥的物理情景软化器难度，使学生能够直观认识的物理概念，通过构建物理模型，再使得学生在对物理概念的形象性思维上得以巩固和提高，锻炼了学生理解物理概念的能力，同时，又使得学生针对具体的物理概念又有了一个立体的、形象性记忆，无疑简单化了物理教学中的难点。

2. 活用模型，使知识“树形化”。当物理模型构建到一定数量、一定的层次之后，学生可以通过灵活地运用各种模型，相关的概念之间进行串联、并联，综合性起来以复习，构建自己的物理知识网络，这样做可以增强复习效果，使所学知识融会贯通，使学生将物理知识联系成有机整体。这个尤其对高中处于毕业阶段的学生更有积极的意义。学生对已知的物理知识加以复习，并且因为通过物理模型教学，使得所学到的知识得到了有机的联系，构架出物理知识个体与个体之间有机的联系，举一反三，知其一而联系其二，使得所复习的知识不再单单是容易遗忘的个体，而形成线性交叉结构，方便联想记忆，最终构架成学生脑海中的物理知识网络。

3. 模型教学法促进创新能力培养。在通过物理模型记忆，将物理知识串联思维之后，其后必然产生的思想就是将这一系列的知识加以整合，这就无形中激发了创新能力。在通过对物理模型所展现的物理概念的连续记忆中，物理模型个体与物理模型之间，物理概念个体与物理概念个体之间发生联系，必然导致不同物理模型和不同物理概念的碰撞和组合，使得有机整合物理模型以融合一定数量的物理概念的想法得以萌生，激发了学生的创新意识。而一旦学生将想法付诸行动，并且创造出新的物理模型，这无疑促进了创新能力的培养。学生通过自己所学到的知识，使其服务于社会才是学习的最终目标。

[参考文献]

[1] 物理学科教育学.齐际平.首都师范大学出版社，2002.

[2] 物理教学论.查有梁广西教育出版社，1997年.

[3] 论高中物理教学中学生建模能力的培养.左雄.湖南科技学院

学报，2007，28（4）.