葉峰

摘 要：著名物理學(xué)家錢學(xué)森先生說(shuō)過(guò)：“模型就是我們對(duì)問(wèn)題現(xiàn)象的分析，利用我們考究得來(lái)的機(jī)理，吸收一切主要的因素，略去次要的因素所創(chuàng)造出來(lái)的一幅圖畫?！蔽锢硎且婚T以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，從伽利略開(kāi)創(chuàng)近代物理研究的先河開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法就是物理學(xué)科研究的重要手段.偉大的伽利略之處將邏輯推理和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合思維，讓我們能夠?qū)ξ锢硌芯繉?duì)象進(jìn)行轉(zhuǎn)換形成用其他學(xué)科方法加以探究，從而形成一定的探究模型，進(jìn)而解決物理問(wèn)題的一種方法，使物理學(xué)的研究如虎添翼，促進(jìn)了物理學(xué)的學(xué)習(xí)和研究。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；構(gòu)建模型；特點(diǎn)和種類；作用

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1992-7711（2015）20-001-01

一、什么是物理建模

物理建模的定義：物理模型是一種理想化的物理情況，也是物理知識(shí)的一種直觀簡(jiǎn)單表現(xiàn)形式，研究者在進(jìn)行理論研究時(shí)通常都要從建造“模型”入手，利用抽象、理想化、突出主要因素、忽略次要因素、類比、各種數(shù)學(xué)方法等手段，把研究對(duì)象的物理本質(zhì)特征抽象出來(lái)，構(gòu)成一個(gè)非本質(zhì)的物理概念概念或?qū)嵨矬w模型系，處理物理問(wèn)題的一種思維方法。從本質(zhì)上說(shuō)，分析和解決物理問(wèn)題的過(guò)程，就是構(gòu)建物理模型的過(guò)程；我們平時(shí)所說(shuō)的解題時(shí)應(yīng)“明確物理過(guò)程”，在頭腦中建立“簡(jiǎn)單、清晰的物理情景”，本質(zhì)就是指構(gòu)建物理模型。例如，幾乎所有的天體運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題都可以用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)去求解，所有可以歸為圓周運(yùn)動(dòng)模型。但是在許多實(shí)際問(wèn)題中，運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)過(guò)程不顯而易見(jiàn)，而是隱含較深，必須通過(guò)理性的分析、判斷等思維過(guò)程后才能建立起實(shí)際的模型。

二、物理模型的特點(diǎn)和種類

1. 中常見(jiàn)物理模型的種類

（1）研究對(duì)象理想化模型，例如：質(zhì)點(diǎn)、剛體、理想氣體、點(diǎn)電荷、恒壓電源等；（2）運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中理想化模型，如：“自由落體運(yùn)動(dòng)”、“類平拋”、“熱平衡方程”等等。這些都是把復(fù)雜的物理過(guò)程理想化了的“物理模型”。

2. 物理模型的特點(diǎn)

（1）物理模型是形象性和抽象性的辯證統(tǒng)一體，物理模型的建立需要我們舍棄次要因素，把握主要因素，化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，完成由現(xiàn)象到本質(zhì)，由具體到抽象的過(guò)程，而模型的本身又具有簡(jiǎn)單、直觀、形象的特點(diǎn)。（2）物理模型是理性和猜想的辯證統(tǒng)一，物理模型不僅能解決已經(jīng)發(fā)生或者我們已經(jīng)了解的現(xiàn)象，而且可以通過(guò)先前獲得的科學(xué)知識(shí)為科學(xué)依據(jù)，經(jīng)過(guò)批判、推理等邏輯上的一系列嚴(yán)格論證；即具有一定的科學(xué)性；理想模型又可以解決現(xiàn)實(shí)生活中后人遇到的問(wèn)題，因?yàn)槟Ｐ蛠?lái)源于現(xiàn)實(shí)，又高于現(xiàn)實(shí)，是抽象思維的結(jié)果，所以當(dāng)模型經(jīng)過(guò)驗(yàn)證又有可能才有可能發(fā)展為理論，盡管理論未必百分百正確，但在一定的情況下完全可以解釋、解決一部分問(wèn)題。例如，波耳氫原子理論并非十全十美，但是必定對(duì)電子軌道的解釋提供了一種可信的方法，這是經(jīng)典物理無(wú)法做到的。

三、物理建模的作用

1. 構(gòu)建模型，為物理教學(xué)難度“減負(fù)”。當(dāng)在教學(xué)中遇到難點(diǎn)，可以通過(guò)建立物理模型使學(xué)生對(duì)教學(xué)難點(diǎn)有直觀、全面了解與領(lǐng)悟。在構(gòu)建物理模型的過(guò)程中，使得物理教學(xué)難點(diǎn)簡(jiǎn)單化主要有以下步驟。（1）指導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理概念的理解。在建立物理模型前，如何建立模型和建立何種模型要適當(dāng)合理的進(jìn)行引導(dǎo)，以較好的學(xué)生帶動(dòng)整體學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生在建立物理模型前，就對(duì)該物理概念有了部分的認(rèn)識(shí)，并且朝著教師規(guī)劃的方向，進(jìn)行模型的建立。（2）培養(yǎng)學(xué)生對(duì)模型的簡(jiǎn)化、概況能力的培養(yǎng)。在構(gòu)建物理模型的過(guò)程當(dāng)中，充分發(fā)揮學(xué)生思考與動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生在構(gòu)建物理模型時(shí)抓住物理概念的主要因素，忽略次要因素等的構(gòu)建物理模型的思想以及抽象性概況能力的發(fā)揮。因此，對(duì)晦澀、難以理解、深?yuàn)W的物理情景軟化器難度，使學(xué)生能夠直觀認(rèn)識(shí)的物理概念，通過(guò)構(gòu)建物理模型，再使得學(xué)生在對(duì)物理概念的形象性思維上得以鞏固和提高，鍛煉了學(xué)生理解物理概念的能力，同時(shí)，又使得學(xué)生針對(duì)具體的物理概念又有了一個(gè)立體的、形象性記憶，無(wú)疑簡(jiǎn)單化了物理教學(xué)中的難點(diǎn)。

2. 活用模型，使知識(shí)“樹(shù)形化”。當(dāng)物理模型構(gòu)建到一定數(shù)量、一定的層次之后，學(xué)生可以通過(guò)靈活地運(yùn)用各種模型，相關(guān)的概念之間進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)，綜合性起來(lái)以復(fù)習(xí)，構(gòu)建自己的物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，這樣做可以增強(qiáng)復(fù)習(xí)效果，使所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，使學(xué)生將物理知識(shí)聯(lián)系成有機(jī)整體。這個(gè)尤其對(duì)高中處于畢業(yè)階段的學(xué)生更有積極的意義。學(xué)生對(duì)已知的物理知識(shí)加以復(fù)習(xí)，并且因?yàn)橥ㄟ^(guò)物理模型教學(xué)，使得所學(xué)到的知識(shí)得到了有機(jī)的聯(lián)系，構(gòu)架出物理知識(shí)個(gè)體與個(gè)體之間有機(jī)的聯(lián)系，舉一反三，知其一而聯(lián)系其二，使得所復(fù)習(xí)的知識(shí)不再單單是容易遺忘的個(gè)體，而形成線性交叉結(jié)構(gòu)，方便聯(lián)想記憶，最終構(gòu)架成學(xué)生腦海中的物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

3. 模型教學(xué)法促進(jìn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在通過(guò)物理模型記憶，將物理知識(shí)串聯(lián)思維之后，其后必然產(chǎn)生的思想就是將這一系列的知識(shí)加以整合，這就無(wú)形中激發(fā)了創(chuàng)新能力。在通過(guò)對(duì)物理模型所展現(xiàn)的物理概念的連續(xù)記憶中，物理模型個(gè)體與物理模型之間，物理概念個(gè)體與物理概念個(gè)體之間發(fā)生聯(lián)系，必然導(dǎo)致不同物理模型和不同物理概念的碰撞和組合，使得有機(jī)整合物理模型以融合一定數(shù)量的物理概念的想法得以萌生，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。而一旦學(xué)生將想法付諸行動(dòng)，并且創(chuàng)造出新的物理模型，這無(wú)疑促進(jìn)了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生通過(guò)自己所學(xué)到的知識(shí)，使其服務(wù)于社會(huì)才是學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)。

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學(xué)報(bào)，2007，28（4）.