基于物理核心素养的学生物理建模能力培养

马娇娇　王永成

摘 要：随着新课改的公布，要求物理教学的改革不仅体现在内容上，而且要体现出核心素养.物理核心素养要求之一就是要培养学生的科学思维，而物理建模能力是物理科学思维的重要组成部分，并且一些物理習题的设计也是依据据物理模型构思的.本文从物理建模分类的角度出发，论述学生物理建模能力的培养.

关键词：物理建模;物理学习;模型分类

文章编号：1008-4134（2019）13-0040 中图分类号：G633.7 文献标识码：B

基金项目：全国教育科学“十三五”规划项目2018年度单位资助教育部规划课题“多元协同，构建卓越教师实践技能培养体系建设研究”（课题批准号：FIBI80529）.

作者简介：马娇娇（1995-），女，黑龙江海伦人，硕士研究生，研究方向：物理学科教学;

王永成（1969-），男，黑龙江哈尔滨人，本科，副教授，硕士生导师，研究方向：物理学科教学.

物理学科是一门较为抽象和繁琐的学科，相比于初中物理而言，高中物理需要更强的专业知识、逻辑性以及想象力.并且在高中阶段，物理问题的出现经常是伴随着大量文字叙述，原本不是很复杂的问题也复杂化了，尤以高三综合题时出现的最多.此时能否对物理题和物理情景进行快速分析和建模是学生能否做出此题的关键.通过物理建模快速掌握问题的主干，建立清晰的物理模型和知识表象，将复杂的知识简单化，不仅能够降低解题难度，还能提高学生的自信心.本文从物理建模分类的角度出发，谈谈在教学过程中学生建模能力的培养.

1 物理建模的分类

物理模型是指通过“简化”处理，将实际问题中难以理解或者分析的物理知识转化为一种“理想化”的实体，这种“理想化”的实体可以用来解决原本复杂的物理问题.由于物理模型的分类是多种多样的，本文仅从对象模型、条件模型、过程状态模型（见表1）的角度阐述学生建模能力的培养.

理想化实验伽利略的理想化实验为牛顿第一定律的建立奠定了重要基础;如在“研究声音的传播”实验中，实验现象是：随着罩内空气的不断抽出，听到的铃声越来越弱.但最后还是能听到声音，主要原因是实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，以及周围的固体还能传声.这时推理就显得很重要了，它能够突破实验条件的限制，抓住主要因素，忽略次要因素，得出结论

2 物理建模能力的培养

2.1 对象模型——培养学生思考能力

对象模型是指在问题情景中，对所要研究的对象加以“简化”，让复杂的问题简单化.在高中阶段，物理学科给学生普遍的印象就是晦涩难懂，很多的知识在课堂上可以听懂，课下实际做题时却是一头雾水，不知从何处入手.课堂上老师讲解习题时，再次觉得听得明白了，然而一到做题时，又无从入手.因此，学会建立和应用正确的物理模型就非常重要，学生在解题时，思路就会清晰，能够将抽象分类问题具体化，进而在头脑中构思明晰的解题方法，问题也就迎刃而解了.

例1 有一定质量的理想气体，处在A状态时，温度为tA=57℃，气体从状态A等容变化到状态M，再等压变化到状态B，A、M、B的状态参量如图1所示.求：

本题如果不建立正确的模型，那么光凭着文字叙述，极易弄混，从而无法得出B状态的温度以及气体对外所做的功.可见，抓住关键字，建立物理模型能够培养学生的思考能力，提高解题的正确率.

2.2 条件模型——培养学生逻辑分析能力

随着新课程改革的推进，尤其是2017版物理新课标注重物理核心素养，因此高考出题也注重创新了.物理学科的特点之一是源于生活，因此考试出题比较注重新科技与生活相结合的创新题，往往这种类型试题的题干都伴随着大量的文字叙述.学生阅读此题，就要化繁为简，提取有用的信息，构建相应的物理模型，就能提高解题的效率.

例2 图2为科学家利用最先进的仪器设备拍摄到的银河系中星体照片，被科学家称为“银盘座S星”，据最新观测表明“银盘座S星”距离半人马座星系只有3260光年，比之前所确认的要近得多.该系统是由一颗恒星和类日伴星组成的双星系统，此恒星被称为X星.由于X星内部在不断发生变化，导致最终X星会“爆炸”，从而变成一颗超新星，科学家预计X星完全“爆炸”时，会放出大量的射线和有害物质，会对类日伴星造成影响.现假设两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是

A.两星间的万有引力不变

B.两星的运动周期不变

C.类日伴星的轨道半径增大

D.X星的轨道半径增大

解析 本题以最新科学发现为情境，考查学生对天体运动、万有引力定律等知识的掌握.以最新科学发现为情境是近几年高考的高频题，凸显了物理核心素养中的科学思维.首先，很多同学一看到这种题就觉得自己并不了解这种科学知识，从而产生退却、不自信的心理;其次，这道题一眼看过去，觉得题目很长，再接着往下看，就会被这繁多的信息弄得思路不清晰.此题的解题关键在于提取关键信息，抓住关键点，构建出相应的物理模型就可以很好地解决了.