高中物理建模能力的培养

刘 娥

(山东省文登第一中学 264400)

高中物理是高中教育中难度较大的课程之一，复杂的公式，抽象的概念让众多学生头疼不已，也给教育者提出了严峻的挑战.简单的说教式教育很难将复杂的问题讲解清楚，学生往往难以理解，不能达到学以致用的效果，而物理模型的构建则可以弥补这一不足.通过将复杂的实际问题转变为合理的物理理想情境，从而将实际问题简化成具有规律性的物理问题加以解决.物理模型的构建不仅有利于学生接受复杂的课程内容，同时可以培养学生解决世界问题的能力，做到学以致用.

一、高中物理中常见的物理模型

根据高中物理的教学内容，常用的物理模型主要由以下几种：

1.对象模型：指用来代替实物的理想化物理模型.由于实际情况具有复杂性，因此在应用物理知识探究实际问题时常常利用对象模型将其转化为理想状态或可忽略次要条件的抽象模型，诸如理想气体、质点、点电荷、弹簧振子、单摆等.

2.条件模型：这种物理模型是通过将研究对象的主要条件理想化而形成的.通常利用该种模型忽略研究对象的部分条件来使问题简单化.常见的条件模型有：表面光滑、杆或绳的质量忽略不计、匀强电场磁场等.

3.过程模型：用于研究物体的变化过程所构建的物理模型.将现实物体状态的变化过程简化为理想的物理情况，例如，研究质点的匀速、匀变速直线运动，自由落体运动；研究理想气体的等温、等体、等压变化等.

4.理想实验模型：实际实验往往受现实条件限制，理想实验模型就是将实际限制条件理想化而构建的实验模型，常见的有假定无摩擦阻力、真空条件等.

二、构建物理模型的重要性

物理模型在物理教学中扮演者至关重要的角色，首先，物理模型的建立可以简化问题，并利用简单的形象展示出问题的本质.中学物理中有许多抽象的物理问题，学生往往难以理解和想象，只通过字面和口述接收的信息让学生感觉像是在听“天书”，这对于教学的进展十分不利，同时也打击了学生学习的积极性，使学生对物理课程产生抵触情绪.而物理模型的构建使学生可以更直观的了解问题根源，理解物理原理，有助于学生对课程内容的学习和接受，也有利于教学活动的开展.

其次，构建物理模型可以培养学生思考问题的思维方式，在遇到问题时不是简单的凭空想象，根据自己不足的经验推断问题结果，而是学会简化问题，过滤到次要条件，在可以接受的范围内，将实际问题精炼成简单的理想情景，从而得到与实际情况类似的科学结果.有利于提高学生解决问题的能力，一方面在现实生活中可以利用学到的物理知识解释事物的原因，解决遇到的问题，另一方面，将构建简单模型的思维应用于生活学习当中，做到学以致用.

三、如何培养学生的建模能力

要培养学生构建物理模型的能力，首先要培养学生的经典物理的思维方式.在高中物理课程的教学过程中，要将课程内容与实际生活相结合，使物理知识的学习深入学生的日常生活当中，学生在日常生活中遇到相似的情况便会自然而然的联系到高中物理的课程内容，不仅可以巩固学习的知识，同时，课本内容与现实生活的结合更有利于引起学生的学习兴趣，使学生学以致用.借助生活中的物理现象，学生会很快形成物理思维方式，尝试用物理解释实际现象，而进一步，解释的方法便是物理模型的构建.

为了让学生可以灵活地构建物理模型，必须要让学生先掌握高中物理中常见的物理模型.这就要求教育者在日常的课堂教学上突出模型的构建，而不仅是将物理模型作为教学的方法.首先，可以将课程中的问题根据所用的物理模型种类不同归类，培养学生将物理问题根据建模需求分类，然后再从归属类别中寻找合适的模型.此外，还需要对学生的建模能力进行锻炼，通过提出问题，让学生快速找到分类并构建出合理的物理模型，不需要对问题进行进一步解算，而是让学生解释模型的选择和构建的原因和原理.以这种方式对学生的建模能力进行专项培养，不仅可以提高学生对物理模型的了解和掌握，还可以巩固理论知识，强化学习内容.

在培养学生构建物理模型能力的过程中，需要同时注重对学生创新思维的培养.传统的物理模型是多年来经典物理中延续下来的，虽然精炼科学，但缺乏时代感.在对学生进行建模能力培养时，应引导学生创新，启发学生构建新的物理模型并讲解自己如此构建的理由，可以在课堂组织讨论，由学生和老师点评创新模型的优缺点.学生所构建的模型虽然不一定比传统模型好，但可以激发学生的创新能力，师生之间相互讨论也可以达到互相启发的效果，从而对自己的模型进一步完善，构建出更贴合实际或更简洁易行的物理模型.不仅有利于学生创新思维的形成，还可以活跃课堂气氛，培养学生自主学习的积极性.

高中物理教学一直以来都是中学教育的难点，学生对复杂的物理问题往往难以接受，物理模型的构建可以帮助学生理解和解决物理问题，同时可以指导学生利用物理知识解决实际问题.物理建模不能仅仅作为高中物理的教学方法，而是应该作为一种研究思维传授给学生.在对学生的建模能力培养的同时，也会激发学生的学习兴趣，提高学生学以致用的能力，使高中物理课程更具教育意义.