注重建模教学培养核心素养

胡从荣

摘要：在物理教学中，对利用、挖掘教材中的物理模型重视不够，给学生在物理学习中造成了一定的困难。通过对《动能及动能定理》教学的剖析，得出在物理教学中注重构建物理模型这种科学思维能力的培养，可以促进学生的深度学习，让学生更好地领悟、应用建立理想模型这种科学思维方法，以达到培养核心素养的目的。

关键词：理想模型；核心素养；物理教学

中图分类号：G633.7文献标识码：B文章编号：1672-1578（2018）03-0192-01

有关动能定理的理论推导，2010年人教版高中物理第2册写到：设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，这个过程中力F做的功W=Fl。根据牛顿第二定律F=ma，而v22-v12=2al，即l=v22-v122a

把F、l的表达式代入W=Fl，可得W=ma（v22-v12）2a，也就是W=12mv22-12mv12

从这个式子可以看出，"12mv2"很可能是一个具有特定意义的物理量，因为这个物理量在过程终了与过程开绐时的差，正好等于力对物体做的功，所以"12mv2"应该就是我们寻找的动能的表达式。W=12mv22-12mv12表明，力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化，这个结论叫做动能定理。

从上面的叙述可以看出，教材在得出动能表达式和动能定理的过程中，对是否要建立物理模型，怎样建立物理模型只字未提。

由于实际物理问题相对复杂，决定其物理现象或过程的因素较多，有些因素对研究的现象或过程影响又不大，在物理研究过程中只保留对研究的现象或过程起主要决定作用的因素，将一些次要因素忽略不计。这种经过忽略次要因素，保留主要因素抽象而得的实体或过程，叫理想模型。如质点、点电荷等属实体模型，匀变速运动、平抛运动等是过程模型。理想模型是科学抽象的产物，是将对象的本质属性和基本过程以最纯粹的形式甚至以某种极限状态表现出来。在自然科学的研究中，理想模型的建立，具有十分重要的意义。由于客观事物具有质的多样性，它们的运动规律往往是非常复杂的，不可能一下子把它们认识清楚。构建理想模型，可以使问题的处理大为简化，从而便于人们去认识和掌握并应用它们。一般情况下，物理学理论研究的直接对象是抽象而得的理想模型而非实际物理问题。建立物理模型的过程是一个学生经历深度思考和深度度学习的科学思维过程。该过程可以培养学生的科学思维水平，提高学生解决实际问题的能力。

构建理想模型是科学思维的重要组成部分，有了《探究做功与速度变化的关系》作基础，动能和动能定理这节教学看起来并不难，但如果我们不对其中隐含的科学思维进行挖掘并加以利用的话，就会错失一次有效培养学生科学思维能力的机会。在我所接触到的教学设计或教学建议中，还没有看到一例要学生思考，应该构建一个怎样的物理模型来进行做功与动能关系的研究，几乎所有的教学设计或教学建议都是直接给出教材上的模型。问题的关键在于，我们的学生在大多数情况下，给出一个问题，他们很可能不会想到要先确定一个物理模型，然后由这个物理模型经过理论或实验探究得出一个初步结论。用此结论去解决相關问题，若吻合，则初步认定正确，若不吻合、还要进一步进行研究。如果教学中不重视物理建模思想和方法的渗透，当学生碰到一个情景比较复杂的问题时，没有将实际问题经过加工抽象成理想模型的意识，自然谈不上培养建立物理模型的能力了。解决具体的物理问题，将现实原型抽象为理想模型又是必经的一个环节，这个环节的意识和能力差，表现出来的常常就是一听就懂、一看就会、一做就错。所以，如果能将这节内容的科学思维因素挖掘出来，并在教学中加以利用，对培养学生核心素养会更有效。

本节包含的科学思维主要有两点：一是建立过程模型。在这个过程中，物体实际上会受到阻力的作用，所以教材给出了"光滑水平面"这样一个理想模型，保证了合外力等于 ，忽略了阻力的影响。保证物体做的是一个初速为零的匀加速运动，只有 对物体做功。体现了建立理想模型的思想。然后从从已有的知识牛顿运动定律、运动学规律、功的计算公式得出动能的表达式及动能定理。要得出一个物理规律，首先就要寻找到一个合适的模型，这个模型越简单越好。物体沿光滑水平面做初速为0的匀加速直线运动应该是符合这一要求的理想模型之一。所以教材上就以这样一个模型来进行研究。

二是选定这样一个过程模型之后，还要保证F作用在真实的这个物体上，物体没有发生弹性形变，这样可以得到如下有用的结果：物体可以抽象成质点、没有弹性势必能参与转化。加上重力势能没有参与转化，在所发生的这个理想过程中根据做功与能量变化相关的思想，力做功的结果只是引起动能的变化，综合得出动能的表达式和动能定理。

可见，在得出动能表达式及动能定理的过程中，涉及到了实体模型"质点"和"光滑水平面"、过程模型"匀加速直线运动"。在《普通高中物理课程标准》（征求意见稿）中，"模型"或"建模"多次出现，首次将构建理想模型提到了一个重要的位置，可以说是抓住了高中物理教学的牛鼻子。老师们为什么总是觉得物理难教，学生也总是觉得物理难学，其中一个原因是老师在教的过程中对物理思想或方法渗透不够，学生在学的过程中没有领悟物理学研究和解决物理问题的一些基本的思想和方法。建立物理模型在今后的物理教学中应引起足够重视，才能更好地达到培养学生核心素养的目的。

参考文献：

[1]张大昌，彭前程等.普通高中课程标准实验教科书·物理2（必修）[M].北京：人民教育出版社，2010

[2]教育部基础教育课程教材专家工作委员会，普通高中课程标准修订组.普通高中物理课程标准（征求意见稿）[M].2016