初中物理模型教学存在的问题及对策

周武元

（甘肃省武威第十三中学，甘肃武威 733000）

物理模型是研究物理问题、探讨物理本质的重要方法。在初中物理学习中，可借助物理模型将物理研究对象、物理过程进行简化处理，便于学生在物理模型的辅助下，对物理本质进行理解，切实掌握物理问题的解决方法。因此，基于初中物理学科的特点，要帮助学生更好地掌握物理基础知识、物理主干知识、物理规律等，灵活运用物理模型，使学生在物理模型的辅助下，实现物理知识的高效学习，真正满足学科素养下的教学目标。

一、初中物理模型教学现状

（一）学生建模物理模型时缺乏明确的思路

因为学生建模物理模型时缺乏明确的思路，难以抓住问题的本质。制作物理模型的最终目的就是解决问题。学生在物理建模时，常常难以抓住物理问题的本质，无法厘清物理问题中的主要问题、干扰因素等。在这种情况下，学生在解决物理问题时，虽然能够很快建设出基础模型，但在对其进行组合、重演，使其成为复杂模型时，也出现了能力欠缺的现象，致使初中物理模型教学演变成为了建模而建模。究其主要原因，就是学生在物理建模学习时，无法精准把握问题的本质。

（二）初中生的建模意识薄弱

在课堂教学实践中，多数学生在物理学习中常常是读完问题之后，就直接写公式，并逐渐进入到问题解决的过程中。只有很少一部分学生在读完问题之后，会将示意图画出来，或者据此构建模物理模型。这一现象足以表明当前学生的建模意识薄弱。这种情况下致使学生在解决问题的时候，常常一遍又一遍地涂改公式，甚至出现了一定的错误。不仅严重浪费了课堂时间、精力，还制约了学生的物理问题解决效果。

（三）无法精准把握物理模型特点

基于物理建模的特点，学生在构建物理模型之前，唯有精准地把握物理模型的特点，才能确保物理建模的顺利开展，才能避免构建出错误的模型。但在调查中发现，当前初中生在构建物理模型时，由于没有精准把握物理模型的特点，致使其在构建模型时频频出现错误。具体体现为：在二力平衡的问题中，部分学生在构建物理模型时，由于没有真正把握物理模型的特点，致使其在构建模型时选择了相反方向两个力的思路，忽视了力是否在同一直线上。不仅没有发挥物理模型的价值，还影响了学生的思维发展。

（四）学生没有形成规范化的物理建模思路

在调查中发现，当前初中生构建的物理模型出现了五花八门的现象。有的学生构建出来的物理模型没有提到忽略的因素，直接进入模型分析中；还有的学生构建的物理模型出现了“东一下西一下”的现象，一会儿描述此物理现象，一会儿又跳到另一个物理现象中。导致出现这一现状的主要原因，就是学生在以往的学习中尚未形成规范化的物理建模思路，致使其在物理建模时，不明白需要解决的问题，也不明确需要先分析什么、后分析什么，或者前一阶段需要建立什么模型，后一阶段则应对其进行状态分析。这种混乱的思维严重制约了学生的物理建模能力。

（五）学生模型图示化能力弱

在课堂调查中发现，部分学生在物理学习时虽然已经具备了一定的物理模型意识，且学生也非常喜欢运用物理模型解决问题，但在实际学习中，由于自身的制图水平比较低，尤其是在“并联电路”等相关问题中，学生做出来的模型图常常存在不够规范、不够严谨等诸多问题。基于此，会导致学生在解题时出现条件缺失的现象，严重制约了学生的问题解决效率。

二、初中物理模型教学优化路径

（一）物理模型教学的课堂导入

课堂导入虽然只有短暂的几分钟，但却奠定了一节课的基调，直接影响课堂教学质量。初中物理教师在优化物理模型教学时亦不例外，需要从以下几个方面进行优化和改进。

1.演示情境，为物理建模提供表象支持。学生对物理模型的认知，直接影响物理模型的构建效果。通常，学生对物理模型的认识越充分，在物理建模的时候才会更精准、高效，才能保证物理模型分析、推理的顺利开展。初中物理教师在优化物理模型教学时，应以“学生对模型的认知”作为切入点，积极开展演示教学，真正实现化无形为有形、化抽象为具体，使学生在“手、脑、眼、耳”的并用中，对物理模型形成深刻的认知。一方面，基于物理学科的特点，教师在日常课堂教学中应积极开展演示实验，促使学生在“亲眼目睹”中形成更加直观的感受；另一方面，针对一些物理演示实验，可借助多媒体的方式进行模拟使学生在直观的演示中，对物理模型的构建形成更加全面、深刻的认识。

2.贴近学生的生活经验构建模型。物理学科与实际生活密切相关，在日常生活中处处能够发现物理现象。在初中物理课堂教学中，如果能够立足于物理知识与实际生活的内在联系，将学生实际生活中遇到的物理现象转化成物理问题。之后，引导学生从中找出潜在的、隐含的物理条件，进而为物理建模奠定坚实的基础。如此一来，通过实际生活元素的融合，不仅激发了学生的物理模型建构兴趣，也促使学生在生活经验中明确物理建模的适用条件、适用范围等，更好地理解物理模型的内涵，进而逐渐提升自身的物理模型应用能力。

3.在类比中提前洞悉模型特点。在初中物理教学中，类比推理是解决实际问题的最佳手段。基于初中物理的学科特点，学生在对抽象物理概念的理解中，常常面临着较大的困难。面对这一现状，可以借助类比的方法，将未知的事物进行转化，使学生在已知事物的引导下，更好地理解物理概念、物理规律。同时，在类比的过程中，学生也可以立足于两种事物的共同点，感知本节课将要建立的物理模型特点，进而使其对物理模型产生良好的感性体验。

（二）物理模型教学的推进

在初中物理教学中，为了优化物理模型教学的有效性，还应结合物理课堂教学实践，丰富课堂教学手段，不断推进物理模型教学的有效性。

1.丰富教学方式，活跃学生思维。在新课程背景下，为了达到既定的教学目标，必须要突破传统教学手段的限制，结合不同的教学内容、教学时限等，选择多样化的课堂教学模式。在这一过程中，由于学生之间存在显著的差异性，如知识背景不同、能力倾向不同、经验积累有所差异、个性风格不同等，教师唯有紧扣教学内容、教学目的，结合当前初中生的认知发展水平、身心发展状况，以及学校现有的教学设备等，选择恰当的教学手段。为了真正唤醒初中生的建模意识，促使其在学习中逐渐提升自身的建模能力，必须要按照上述的原则，结合物理教学内容，借助多样化的手段促进物理模型教学。

2.在合作交流中优化物理建模。基于初中物理模型教学的内涵，教师在日常教学时还应灵活借助小组合作的学习模式，引导学生在互动交流的过程中将不同视角的建模思路进行聚合，便于学生更好地开展物理建模。与传统的物理课堂教学模式相比，小组合学习模式基于合作，借助小组的方式，引导学生在小组成员之间的沟通、分享中产生共鸣，最终形成更加明晰的物理模型思路。同时，学生在分享的过程中，也吸取了他人的优点，并且了解自身存在的缺点，真正完善和改进了自身的物理模型。此外，学生在合作交流的过程中，通过总结反思等，也开阔了自身的思维，强化了自身的质疑能力、创新意识等，真正促进了物理学科素养的落实。

3.以问题为导向，领悟物理建模方法。初中学生在日常的物理建模中，常常是无意识地选择某一种方法，但这都属于学生的经验性，学生尚未真正掌握物理建模的手段。面对这一现状，初中物理教师在日常教学中必须立足于物理建模的内涵，借助某一个物理问题、某一个物理实验，对学生进行引导和启发，使学生在问题思考、探究的过程中，逐渐领悟不同物理模型的建构方法。在这一过程中，还应指导学生明确每一个物理模型使用的条件。只有做到这一点，学生才能在日后的学习中精准选择物理模型的构建方法，确保物理模型的规范性、准确性。可以说，通过对问题的引导，学生在反复的训练中，就会逐渐掌握物理模型的建构方法，并在物理模型建构中推动自身的科学思维能力，促进物理学科素养的有效落实。

4.对学生进行图示训练。在初中物理模型教学中，包括运动过程图、受力分析图、物态变化图在内的图形表征工具，对物理模型、物理过程的描述起到了十分重要的作用。在日常的初中物理教学中，学生很难从物理情境中将物理模型构建出来，主要是因为物理模型构建时学生必须要对系统进行明确的研究，排除其中的无关、干扰因素。这些则需要复杂的技术进行支持。图形表征工具就是学生构建物理模型中应该具备的技能。基于此，初中物理教师在开展课堂教学时，应加强对学生的图示训练，促使学生在图示训练中掌握图形表征工具，以便在物理模型教学时借助图形表征，采用层层递进、抽丝剥茧的方式进行分析，最终在特定的问题情境中构建新的模型。

（三）巩固物理模型教学

为了真正提升初中物理模型教学的效果，在完成物理模型课堂教学后，还应从以下三方面巩固物理模型教学。

1.依据问题逻辑，明确物理建模步骤。初中生在日常的学习中，由于思维缺乏规范化、程序化，在遇到物理问题、构建模型的时候，常常会出现思路不清晰、不知所措等现象。面对这一现状，在巩固物理模型教学时，可以灵活借助探究式的教学模式，引导学生在探究问题的引导下，逐渐形成探究式的思维程序，最终形成规范的模型构建思维。具体来说，教师可充分结合问题的逻辑关系，给学生设计解题程序，使其在探究中明白：在对某一个物理问题进行探究时，应该先干什么，需要如何收集条件、中和筛选条件、怎样建构物理模型，最终形成规范化的物理建模思维模式。

2.设置问题陷阱，明晰问题本质，以便学生正确使用物理模型。在具体的课堂教学中，“问题陷阱”也属于一种非常有价值的教育资源，可促使学生在“问题陷阱”中“吃一堑长一智”。尤其是初中生在日常学习中，由于长期被束缚在大量的练习中，使得学生在学习中逐渐形成了一定的思维惯性。这种思维惯性是一把“双刃剑”，虽然能够帮助学生深化、巩固知识，但也极容易导致学生在建构模型时忽视问题的细节，最终导致其构建出错误的模型。基于此，初中物理教师在巩固物理模型教学时，可以结合教学内容，给学生设计一些“似是而非”的问题，使学生在学习中体验“陷入陷阱—疑惑不解—走出误区—检验真知”的过程。在这一过程中，学生也实现了认知的突破，并加深了对物理概念、物理知识的深度剖析，使其能结合物理问题的本质正确使用物理模型。

3.借助例题变式，活化学生思维。在初中的物理教学中，主要是借助不同的形式，灵活讲解各类物理模型，帮助学生在日常学习中打破定式思维的束缚，以免学生在学习中形成呆板的习惯。初中物理教师在开展课堂教学时，可借助变式训练的方式，将同一个物理模型进行转变，使其有不同的呈现形式。之后，引领学生从多个角度进行思考和分析，促使学生在课后例题变式训练的过程中，对物理模型的内涵形成更加深刻的理解，并循序渐进地提升自身的物理建模能力。具体来说，在物理例题的变式训练中，教师可先将基础、常见的物理问题呈现出来，引导学生结合所学的知识，构建物理模型并进行解答；接着，改变原有题目中的初始条件，引导学生在新的条件下重新建立模型；之后，指导学生立足于原来的物理模型基础，对题目中所求的问题进行改变，重新建立物理模型；最后，将物理题目中的研究对象、系统变更为更具有相似性的对象、系统，再次指导学生建立物理模型。如此，学生在变式训练的过程中，活跃了物理建模思路，循序渐进地提升了自身的物理建模水平。

综上所述，加强初中物理建模教学，强化初中生的物理建模意识，提升其物理建模能力，是提升初中物理课堂教学质量、促进物理学科素养落实的关键。唯有立足于当前初中生物理模型教学中存在的诸多问题，结合物理模型的内涵，分别从课前导入、课堂教学、巩固和提升三个方面进行优化和改进，才能不断提升初中物理模型教学的有效性。