徐燕來(lái)

高中物理教師在教學(xué)中，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生難以深入理解物理概念，他們很容易在應(yīng)用時(shí)把物理概念弄錯(cuò)，他們不能靈活應(yīng)用學(xué)過(guò)的公式，有時(shí)甚至不知道哪些問(wèn)題需要用哪些公式解決；也不會(huì)解決實(shí)際生活中的物理問(wèn)題，比如學(xué)生看到一張稍微復(fù)雜一點(diǎn)的電路圖，立刻就會(huì)覺(jué)得很困難，從而不愿意主動(dòng)琢磨電路圖中的知識(shí)。這都是因?yàn)閷W(xué)生的物理知識(shí)沒(méi)有系統(tǒng)化。因此教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理時(shí)，要有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立數(shù)學(xué)建模思想，讓他們能有效整理學(xué)過(guò)的知識(shí)。

一、建模思想的概念

數(shù)學(xué)建模是指從抽象的高度理解事物、從事物的過(guò)程中歸納出規(guī)律、將規(guī)律應(yīng)用在與之相關(guān)的事情上。這實(shí)際是把學(xué)過(guò)的知識(shí)系統(tǒng)化、規(guī)律化、分類(lèi)化的思想，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，學(xué)生才能深入理解所學(xué)的知識(shí)。

二、高中物理建模思想訓(xùn)練的應(yīng)用

1.引導(dǎo)學(xué)生抽象觀(guān)察事物

教師引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察一件事物的方法有很多，可以使用情境導(dǎo)入法、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明法等等。如果學(xué)生沒(méi)有建立數(shù)學(xué)建模的思想，一般會(huì)關(guān)注：有一件事情發(fā)生了、這件事很有趣、怎么會(huì)發(fā)生這樣的事情？這種感性的認(rèn)知會(huì)使人們對(duì)事物的理解膚淺化，所謂的數(shù)學(xué)建模思想則是要求學(xué)生用高度抽象的思想去看待問(wèn)題，通過(guò)初步的觀(guān)察建立起科學(xué)的假設(shè)、并能用抽象的方法建立起科學(xué)的猜想，這是探索物理的初步。

比如在“電磁感應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中，在電流表兩端接上電圈組成閉合電路，通電后在線(xiàn)圈中插入和拔出磁鐵，會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，于是教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考這一現(xiàn)象的原因，然后共同找到答案：磁鐵在線(xiàn)圈中運(yùn)動(dòng)能產(chǎn)生電流。

2.引導(dǎo)學(xué)生掌握事情的規(guī)律

教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生沒(méi)有追究事情實(shí)質(zhì)的意識(shí)，他們習(xí)慣于等待教師告訴他們知識(shí)的要點(diǎn)、公式或者應(yīng)用方法，他們不愿思索，只愿作簡(jiǎn)單的“抄寫(xiě)員”。因此教師除了要引導(dǎo)學(xué)生建立抽象看問(wèn)題的方法，還要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析科學(xué)的規(guī)律。比如在“電磁感應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中，教師可讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，A組從S級(jí)放入線(xiàn)圈，B組從N級(jí)，結(jié)果如下表：

A組（S級(jí)）

B組（N級(jí)）

教師引導(dǎo)學(xué)生比較兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并得出結(jié)論：當(dāng)磁鐵相對(duì)于電圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電流，反之，不會(huì)產(chǎn)生電流。

3.引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用總結(jié)的規(guī)律

在數(shù)學(xué)模型的思想中，學(xué)生要通過(guò)已經(jīng)掌握的規(guī)律建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，這個(gè)數(shù)學(xué)模型要能概括與之相關(guān)的一切事物。所謂的物理定律，實(shí)際上就是科學(xué)家自己總結(jié)的物理模型。教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主思考建立起模型，同時(shí)教師還要引導(dǎo)學(xué)生驗(yàn)證建立起來(lái)的模型，如果這個(gè)數(shù)學(xué)模型在實(shí)際應(yīng)用中與理論有偏差，則該模型有偏差，學(xué)生就必須要修正這個(gè)模型。

比如在對(duì)閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以觀(guān)察到當(dāng)導(dǎo)體移動(dòng)時(shí)電流表會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生電流，但是不是導(dǎo)體任何方向的移動(dòng)都能產(chǎn)生電流呢？這里教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)：

由上表可知，只有在導(dǎo)體左右平移切割磁感線(xiàn)時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生電流。這就是對(duì)已經(jīng)建立起來(lái)的模型進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充的結(jié)果。

三、高中物理建模思想培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)

1.讓學(xué)生以科學(xué)的思維學(xué)習(xí)物理

部分高中生會(huì)感覺(jué)物理學(xué)習(xí)非常困難，這是由于他們對(duì)物理的學(xué)習(xí)還停留在感性的認(rèn)知上。物理是一門(mén)高度抽象、高度理性、高度科學(xué)的知識(shí)。比如一個(gè)“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象，它日后就會(huì)涉及到電路圖的設(shè)計(jì)運(yùn)行結(jié)果，學(xué)生如果在“電磁感應(yīng)”的課程中沒(méi)有透徹地掌握知識(shí)，那么往后觀(guān)察和分析電路圖時(shí)就更不知道如何看待抽象的電路圖。因此，教師要在高中物理教學(xué)中首先訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法，學(xué)生只有先鍛煉好思維能力，才有利于將來(lái)的學(xué)習(xí)。

2.讓學(xué)生樹(shù)立自主探索的思想

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，教師雖然也會(huì)讓學(xué)生探索物理的知識(shí)，但那時(shí)學(xué)生能探索的范圍是有限的、探索的方法是固定的、探索的成果是已知的。建模的思想是一種自主探索科學(xué)的思想，學(xué)生以此思路學(xué)習(xí)物理，自己去探索大量的物理現(xiàn)象，透過(guò)具體的現(xiàn)象找到真正的規(guī)律，從而完成建模。這個(gè)數(shù)學(xué)模型是學(xué)生自己建立的、“獨(dú)一無(wú)二”的數(shù)學(xué)模型，它有可能與物理科學(xué)家的見(jiàn)解相同，也可能不同。然而學(xué)生只有在不斷的探索中才能找出知識(shí)的“真相”，這正是新課改中要求的教學(xué)目標(biāo)。

3.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程非常被動(dòng)，所以對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)物理的意義就是吸收課本上的知識(shí)，因此對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣不大。建模思想則是讓學(xué)生直接去探索物理這門(mén)科學(xué)知識(shí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)遇到大量的科學(xué)現(xiàn)象、會(huì)遇到很多的“未知”，學(xué)生需要自主研究很多的問(wèn)題。他們不僅要閱讀課本去理解新的物理知識(shí)，有時(shí)還需要閱讀其它物理讀物等才能理解新的物理現(xiàn)象。自主的學(xué)習(xí)方式、廣闊的學(xué)習(xí)空間、自己決定學(xué)習(xí)層次等，都會(huì)極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教師可以從“電磁感應(yīng)”的教學(xué)中看到建模思想給學(xué)生學(xué)習(xí)物理帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理知識(shí)時(shí)，要注重引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)建模思想。

（作者單位：江蘇省鹽城中學(xué)）