徐守君 內(nèi)蒙古呼倫貝爾市海拉爾區(qū)鐵路一中 021000

淺談新課標(biāo)背景下的物理模型教學(xué)

徐守君 內(nèi)蒙古呼倫貝爾市海拉爾區(qū)鐵路一中 021000

物理新課標(biāo)對(duì)物理課程的結(jié)構(gòu)與教學(xué)思路做了很大的調(diào)整，知識(shí)體系的安排充分考慮了學(xué)生的發(fā)展特點(diǎn)，高中物理教學(xué)的難點(diǎn)在于對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的應(yīng)用。建立適當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ蛯?duì)解決學(xué)生這一問(wèn)題有著非同一般的作用，不僅能使學(xué)生輕松掌握物理知識(shí)與規(guī)律，而且能迅速提升學(xué)生的解決問(wèn)題能力。

教學(xué)是一門(mén)科學(xué)，要想在教學(xué)中獲得理想效果，使學(xué)生真正掌握知識(shí)，并不只是教師認(rèn)真教，學(xué)生認(rèn)真學(xué)，就能達(dá)到目的，掌握合適的教學(xué)方法也是關(guān)鍵的一環(huán)。

建立物理模型是物理教學(xué)中的理想化方法之一。著名的法國(guó)物理學(xué)家拉普拉斯說(shuō)“ 普通的定律表現(xiàn)在特殊的現(xiàn)象里,而特殊的事例常摻雜許多外來(lái)的因素,只有用巧妙的心思才能將它們分開(kāi)而發(fā)現(xiàn)定律?！笨v觀物理學(xué)史,物理模型在物理學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了重大的作用。物理學(xué)的發(fā)展, 可以說(shuō)是建立物理模型和用新的物理模型代替舊的物理模型的過(guò)程。建立物理模型的方法是物理學(xué)研究的一種重要方法, 實(shí)際的物理現(xiàn)象或物理過(guò)程一般都是十分復(fù)雜的,涉及眾多的因素。對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的抽象化處理,抓住其主要因素, 忽略其次要因素, 得出一種能反映原物體本質(zhì)特征的理想物理過(guò)程或假設(shè)結(jié)構(gòu), 此種理想物理過(guò)程或假設(shè)結(jié)構(gòu)就稱(chēng)之為物理模型。

高中物理教學(xué)主要是物理概念與物理規(guī)律的教學(xué)，學(xué)生在規(guī)律和概念的學(xué)習(xí)中感到困惑與難懂，這也是長(zhǎng)期困擾我們教學(xué)的問(wèn)題，怎樣解決這個(gè)問(wèn)題，究其原因有教與學(xué)兩方面的原因，學(xué)生自身的學(xué)習(xí)方法，記憶習(xí)慣，實(shí)際活動(dòng)能力，理解能力等等。教學(xué)方面主要是教學(xué)方法，針對(duì)不同的學(xué)生采用不同方法顯然沒(méi)有太大的現(xiàn)實(shí)意義。要想學(xué)使大部分學(xué)生學(xué)好物理需要解決最基本的問(wèn)題—建立物理模型。現(xiàn)就高中物理學(xué)習(xí)中的建模問(wèn)題，談一下自己的粗淺想法。

1、模型的分類(lèi)

1.1 概念模型：如質(zhì)點(diǎn)，點(diǎn)電荷，這些模型不同于日常生活中的實(shí)物，他是經(jīng)過(guò)科學(xué)的處理的一個(gè)抽象模型，要讓學(xué)生建立起這個(gè)模型，首先要讓學(xué)生區(qū)分與數(shù)學(xué)中的“點(diǎn)”的模型的區(qū)別。然后知道這個(gè)科學(xué)抽象的依據(jù)即抓主要問(wèn)題，忽略次要因素。

如：研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，我們可以將地球抽象為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)我們研究地球自轉(zhuǎn)問(wèn)題時(shí)就不能將地球看成是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。同樣如果帶電體的形狀與大小對(duì)研究的問(wèn)題沒(méi)有影響或影響可以忽略的話(huà)，我們也可以將帶電體看成是帶電的點(diǎn)。上述模型都有一個(gè)基本特征就是將次要因素忽略掉。

1.2 實(shí)物模型： 光子，光線(xiàn)，電場(chǎng)線(xiàn)，磁感線(xiàn)這些屬于模擬類(lèi)的實(shí)物模型，這些模型使我們的認(rèn)識(shí)更加直觀形象了，這樣使學(xué)生對(duì)那些看不見(jiàn)摸不著的物質(zhì)的了解就更加直觀了，這樣也降低了理解難度，此類(lèi)模型的延伸,如等勢(shì)線(xiàn)，等勢(shì)面，等勢(shì)體等。

還有如:單擺，彈簧振子這類(lèi)模型是把實(shí)物進(jìn)行了科學(xué)的抽象，忽略了一些實(shí)際存在的東西。這類(lèi)模型存在是有條件的，掌握模型必須理解條件嚴(yán)格按條件來(lái)。

1.3 過(guò)程模型：此類(lèi)模型是對(duì)一些實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程的一個(gè)理想處理或者說(shuō)是簡(jiǎn)單的概括，以使在以后的學(xué)習(xí)中有一個(gè)參照。

如勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)，類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)如果按軌跡區(qū)分，分別是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果按速度變化分，分別是勻變速與變加速運(yùn)動(dòng)。這運(yùn)動(dòng)是高中物理中非常常見(jiàn)的基本運(yùn)動(dòng)，針對(duì)這類(lèi)運(yùn)動(dòng)題目也非常多，如果把這些運(yùn)動(dòng)的基本形式搞清楚，就可以在復(fù)雜的分析中找到解決問(wèn)題的方法。如勻速圓周運(yùn)動(dòng)在帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題都是按勻速圓周運(yùn)動(dòng)處理，還有一些圓周運(yùn)動(dòng)某時(shí)刻受力分析等等。解決它注意做此類(lèi)運(yùn)動(dòng)的物體合外力始終指向圓心，合外力只改變速度的方向而不改變大小。解決這類(lèi)問(wèn)題方法也較單一，就是合外力提供向心力，由牛頓第二定律列式即可。

類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)在電場(chǎng)，重力場(chǎng)問(wèn)題中較常見(jiàn)，簡(jiǎn)單一點(diǎn)的問(wèn)題是只在一種場(chǎng)的作用下，復(fù)雜一點(diǎn)的就是復(fù)合場(chǎng)，這類(lèi)問(wèn)題對(duì)物體進(jìn)行受力分析很關(guān)鍵。這類(lèi)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵是他的合外力恒定且與初速度方向垂直，運(yùn)動(dòng)可沿初速度和垂直于初速度方向分解。

2、模型對(duì)學(xué)生掌握物理知識(shí)，提高自身能力的作用

高中物理教學(xué)遇到的主要困難是學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的掌握抓不住要點(diǎn)，看不清規(guī)律所反映的本質(zhì)問(wèn)題，對(duì)規(guī)律的應(yīng)用也是一籌莫展。這些問(wèn)題主要集中在學(xué)生頭腦中沒(méi)有一個(gè)很好的模型，高中生的思維正處于形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)變，思考問(wèn)題總在這兩者思維中轉(zhuǎn)換，建立模型恰恰是利用了學(xué)生的這種思考方式，學(xué)生在頭腦中建立起這些模型后，當(dāng)遇到與此相似的物理情景時(shí)就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的條件反射，他們會(huì)自覺(jué)的對(duì)比已建立的模型與實(shí)際問(wèn)題的區(qū)別，找到相應(yīng)的方法。對(duì)提高學(xué)生解決問(wèn)題能力起到很大的作用。 高中生學(xué)習(xí)物理困難主要還是在生活中對(duì)相應(yīng)的物理過(guò)程接觸與感受的少，缺乏生活的第一感受，對(duì)書(shū)中描述的運(yùn)動(dòng)感到陌生與困惑，建模恰好補(bǔ)充他們?cè)谶@方面的不足，提高他們的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效率。建模法的好處還在于其形象直觀與規(guī)律性，能使學(xué)生在學(xué)習(xí)中做到舉一反三，觸類(lèi)旁通，時(shí)間長(zhǎng)了對(duì)相應(yīng)的物理問(wèn)題還會(huì)有深刻的理解，這樣既能保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，能力也會(huì)逐步提高。建立模型和理解模型的過(guò)程也是一個(gè)科學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程，對(duì)學(xué)生的人生觀與價(jià)值觀的形成也能起到積極作用。

3、建立高中物理模型體系

學(xué)生對(duì)有系統(tǒng)的知識(shí)掌握總是要優(yōu)于對(duì)零散知識(shí)的理解，所以針對(duì)這種認(rèn)知習(xí)慣我們還可以將高中物理模型進(jìn)行系統(tǒng)化整理，對(duì)空間感強(qiáng)的同學(xué)可將模型按點(diǎn)，線(xiàn)，面，體這種思路總結(jié)，如點(diǎn)（質(zhì)點(diǎn)，點(diǎn)電荷，光子，彈簧振子），線(xiàn)（電場(chǎng)線(xiàn)，磁感線(xiàn)，）面(等勢(shì)面，爆炸或發(fā)光形成的能量擴(kuò)散球面，)，體（研究流體時(shí)所確定的體狀研究對(duì)象，物質(zhì)氣液固三態(tài)下的分子模型等）?？臻g感不強(qiáng)的學(xué)生可以從身邊的一些實(shí)例中找模型，糾正其認(rèn)知的片面性，如光滑水平面有質(zhì)量不等的兩個(gè)物體，其中質(zhì)量較小的物體以一定速度去碰撞靜止的質(zhì)量較大的物體，碰后兩物體運(yùn)動(dòng)情況如何，有的學(xué)生總是搞不清碰后物體的運(yùn)動(dòng)情況，總是認(rèn)為小物體被彈回，大物體不動(dòng)。這些問(wèn)題就是沒(méi)有認(rèn)清碰撞的規(guī)律，憑自己最初對(duì)生活中的情況反映來(lái)解決問(wèn)題，像這樣的情況我們必須得知道學(xué)生的判斷依據(jù)，幫助分析找問(wèn)題的癥結(jié)，對(duì)癥下藥后要強(qiáng)力灌輸正確的模型結(jié)構(gòu)。隨著正確模型的積累，逐漸培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力。還有些學(xué)生愛(ài)鉆牛角尖，對(duì)物理中涉及的理想化模型總是持懷疑態(tài)度，這樣的學(xué)生要教他們處理問(wèn)題的方法，用生活中的實(shí)例對(duì)其想法進(jìn)行瓦解，規(guī)范思考問(wèn)題的方法，進(jìn)行集中訓(xùn)練。

4、結(jié)語(yǔ)

這幾年的教學(xué)中重視物理模型的構(gòu)建和建模意識(shí)的培養(yǎng)，自覺(jué)效果不錯(cuò)，首先是大部分學(xué)生感覺(jué)在學(xué)習(xí)中不僅僅是只記住一些零碎的、片面的概念、原理，而是獲得結(jié)構(gòu)化的、整合的知識(shí)，使學(xué)生對(duì)紛呈復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理問(wèn)題形成多角的、豐富的理解，從而使他們?cè)诿鎸?duì)新問(wèn)題時(shí)，能靈活利用它們解釋新現(xiàn)象，想出好辦法，形成解決各種問(wèn)題的程序。其次，對(duì)周?chē)畹膶?shí)際問(wèn)題建立物理模型大大激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的興趣和探索自然的欲望，這樣也就提高了學(xué)習(xí)的質(zhì)量，使學(xué)生建構(gòu)真正的、有效的知識(shí)。另外，在培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建物理模型的過(guò)程中，物理思維的訓(xùn)練也就潛移默化地進(jìn)行著。

[1]鞏漢莉.物理教師要著眼于興趣教學(xué)[J].現(xiàn)代閱讀，2011(7).61

[2]李偉欣，牟國(guó)忠.如何在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力[J].素質(zhì)教育，2011(7).80

[3]吳亞南.新課程標(biāo)準(zhǔn)下的課堂教學(xué)改革[J].現(xiàn)代教育，2011(4).39

G632.4

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.01.085

徐守君，（1976—），男，中教一級(jí)，主要從事物理教學(xué)與研究。