初中科学中模型教学的理论与实践

徐晓威

【摘要】本文讨论了初中科学教学中引入模型教学的必要性，并对中学生建模过程中的思维障碍进行分析，认为学生缺乏对物理对象和物理场景做理想化处理的方法和能力。为了解决学生在建模环节存在的思维障碍，引导学生学会建立模型的一般方法，在教学中提出了具体的对策。

【关键词】模型 模型教学 初中教学 思维障碍

【中图分类号】G63 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）28-0170-01

一、模型

所谓模型，就是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本质而对研究对象所作的一种简化的描述和模拟。在物理教学中，最关键的两个环节是：第一，要明确学习和研究的对象是什么？第二，要明确学习和研究的对象是如何运动变化的、遵循什么样的规律。按照这两个环节将物理模型分类，我们发现中学物理教学中涉及到的常见的物理模型包括：对象模型、过程模型和理论模型。

1.对象模型

对象模型是根据研究对象的特点，舍弃次要的、非本质的因素，抓住主要的、本质的因素，从而建立的一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新形象。理想模型是科学抽象与概括的结果，在物理学中到处可见，如质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想变压器、薄透镜等。

2.过程模型

过程模型是为了研究复杂问题，建立在物体运动变化过程的基础上，根据研究问题的性质和需要，在包含多种复杂因素的物理过程中，找出主要因素，略去次要因素，建立能够揭示事物本质的理想过程。

3.理论模型

理论模型是在观察、实验的基础上，经过物理思维，对某一物理客体和研究对象的结构、相互作用、运动规律等所作的一种简化的描述由于物理事物的复杂性，某些物理事物的本质、组成、结构、规律等比较隐含，人们当时还搞不清楚，这时就要在实验事实和物理思维的基础上提出假说，建立起理论模型。在物理学研究过程中有许多这样的模型，如哥白尼的太阳系模型是对天体运行的一种简化描述；卢瑟福原子的有核模型是对原子结构的一种简化描述。

二、初中科学中模型教学的意义与教学模式

1.模型教学的教学目标

主要有知识与技能目标、过程与方法目标、情感、态度与价值观目标。

2.模型教学的教学原则

学生的主体能动性与教师的引导性相结合的原则、学性、艺术性、思想性相统一的原则、STS教育相结合的原则、展性原则、实验优先原则、多媒体辅助原则、综合效果最佳原则。

3.模型教学的教学环节

在初中科学课堂教学中开展模型教学的基本教学程序应由以下五个教学环节组成：创设情境—建模准备—建立模型—应用模型—反馈评价。

4.模型教学的教学措施

在教学中强化渗透模型意识。研究物理问题离不开模型，是否能熟练地建立和运用模型来处理具体问题，仍是教学和学习中的一个重要任务。只有加强模型意识，领会物理学研究问题的思维方法，才能使学生做到学有所获。

三、初中生建模过程中的思维障碍分析

1.学生缺乏准确的物理模型

在实际问题的众多对象中，思维容易受到问题表象的干扰，很难抓住对象本质特征，因而难以从实际问题中抽象出物理图景和物理模型，形成认识上的思维障碍。

2.学生缺乏程序化的思维训练

由于现行教材、教科书中应用性的生活事例很少，学生在学习新知识时，缺少该环节的思维训练，在问题的应用上，学生仍然习惯于传统的认识经验和思维习惯，久而久之，就认为物理就是代代公式的數学运算而已，因而淡化了物理思维的训练，形成方法上的思维障碍。

四、对策

1.充分展示物理知识发生发展的过程，帮助学生建立准确的模型

传统的教材安排的教学内容都是已经选择、压缩过的，具有典型化、简约化和抽象性的特征。可以充分利用图形图片、电视录像、多媒体课件等现代教育技术手段再现知识发生发展的变化过程，用图文并茂的方式向学生提供信息。这样就可以降低学生学习的难度，并将物理学研究问题的方法和思想寓于情景的建立和分析过程中，促进学生开展分析问题的思维活动，自然地悟出其中的道理和规律。在潜移默化的过程中，学生逐渐掌握分析过程、建立正确物理情景和模型的一般方法，从而建立出准确的模型。

2.重视解决实际问题的思维程序训练和学生学习习惯的培养

学生遇到问题时的困难，还表现为思绪的混乱、缺乏思维的程序化。因此在教学中更要重视思维程序的建立和训练，解决实际问题的思维程序大体可分六步，即审题—提取文字信息、排除干扰因素—抽象出物理对象和物理情景—寻找问题所满足的定量和定性的规律—建立数学模型—求解。首先从实际问题中提取与问题有关的文字信息，并用相应的图形或符号表示，使复杂的变化过程代码化。然后确定对象、建立情景，运用示意图帮助理解题意，寻找变化规律，建立各物理量的联系。边审题、边画图，并一一把条件和问题用字母符号注在图上，使问题能在脑中形成完整的表象，同时示意图能使解答问题所必须的条件同时呈现在视野内，图像成为思维的载体，视图凝思实际上是视觉思维参与了解解题的过程。最后将物理模型转化为数学模型，用数学方法立式求解。

3.重视示意图在解题中的作用

示意图是学生对对象、过程分析的结果，它反映了学生的物理水平。苏霍姆林斯基说过教会学生把应用题画出来，其用意就在于保证由形象思维向抽象思维的过渡。实际上在上面对策二中的第二步，由文字到示意图的思维跨度非常大，有时学生问问题时，教师可能会无意中画出示意图，而此时学生的问题已经得到解决，关键就在于学生不会画图。在教学中，要引导学生养成读图释义、审题画图的习惯，最终能从静态图中联想到动态变化的过程，由动态图中能看到瞬时的状态图景。

参考文献：

[1]阎金铎，田世昆.中学物理教学概论，高等教育出版社，1991年5月第一版

[2]曹雪莲.物理模型在中学物理教学中的意义，沧州师范专科学校学报，2004，（1）