孫平

【摘 要】物理模型是物理教學(xué)中一種重要的方法，對于促進(jìn)學(xué)生深度理解物理新知，優(yōu)化學(xué)生的思維能力具有重要意義。在高中物理教學(xué)中，我們應(yīng)不斷挖掘教學(xué)資源，幫助學(xué)生建構(gòu)模型，從而真正提升學(xué)生的物理素養(yǎng)。而物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的特有資源，是優(yōu)化模型教學(xué)的重要抓手，教師在教學(xué)中，要充分挖掘?qū)嶒?yàn)中蘊(yùn)含的內(nèi)涵，在促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)物理模型的過程中，達(dá)到提升學(xué)生物理能力的目的。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)資源;模型教學(xué);情境;概括;探究

建構(gòu)物理模型是物理教學(xué)中一種常用的思想和方法，它不僅可以幫助學(xué)生高效的解決物理問題，更對學(xué)生深度理解物理新知，優(yōu)化學(xué)生的物理思維具有無比重要的作用。隨著新課程理念的不斷推進(jìn)和信息化教學(xué)的不斷改革，物理的教學(xué)資源變得越來越豐富。由于教學(xué)資源和教學(xué)方式的不斷更新，教師應(yīng)當(dāng)做到合理選擇、適當(dāng)選擇，辨別教學(xué)資源的良莠不齊。其中，實(shí)驗(yàn)資源的挖掘是教師教學(xué)工作的重點(diǎn)，也是物理教學(xué)中的獨(dú)特優(yōu)勢。在高中物理教學(xué)中，將全面的實(shí)驗(yàn)資源同物理模型的構(gòu)建結(jié)合起來的方式可以幫助學(xué)生系統(tǒng)的發(fā)展邏輯思維，教授給學(xué)生解決問題的方式，發(fā)展學(xué)生的物理素養(yǎng)。下面，本文將從幾個(gè)經(jīng)典案例入手談一談如何將物理模型教育和實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中物理課堂中有機(jī)結(jié)合起來。

一、創(chuàng)設(shè)情境，直觀比較

物理教學(xué)需要時(shí)間條件和空間條件的雙重因素。因此，在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)注重教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，將學(xué)生引入與物理問題相融的氛圍中，從而達(dá)到促進(jìn)學(xué)生理解的目的。在具體的教學(xué)情境中進(jìn)行物理教學(xué)、利用實(shí)驗(yàn)課程幫助學(xué)生建立建模思維的教學(xué)方式，不僅可以打破以往物理課堂的以教材為主、以思考為輔的思想，還可以將物理課堂與信息技術(shù)進(jìn)行雜糅，幫助學(xué)生對不同知識體系進(jìn)行比較驗(yàn)證，提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)的主觀能動性。

例如在進(jìn)行“行星的運(yùn)動”這節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中，同學(xué)們對于圓周運(yùn)動的印象還停留在簡單的物體運(yùn)動中，缺乏對于天體運(yùn)動的認(rèn)知。教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)可以利用行星運(yùn)動的示例圖片或是視頻資料來創(chuàng)設(shè)行星運(yùn)動的具體場景。并依據(jù)場景讓同學(xué)們提出問題，逐步發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動和物體運(yùn)動在圓周運(yùn)動上的差別。同學(xué)們在行星運(yùn)動的場景中，首先考慮到的是宏觀現(xiàn)象和微觀現(xiàn)象的差別。從這個(gè)角度出發(fā)，同學(xué)們可以更進(jìn)一步地從行星圓周運(yùn)動類比到電子在原子核外的運(yùn)動狀態(tài)中。同學(xué)們發(fā)現(xiàn)，這幾種圓周運(yùn)動的核心都在于線速度v、動能和能量與軌道半徑的關(guān)系。

教師對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的把握能力也體現(xiàn)在是否能夠創(chuàng)設(shè)合適的教學(xué)場景中，是否契合學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際給學(xué)生搭建恰當(dāng)?shù)钠脚_。在教學(xué)中，貼近生活實(shí)際和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)可以更好地創(chuàng)造學(xué)習(xí)氛圍，幫助學(xué)生提升主觀能動性，提升對新知學(xué)習(xí)的認(rèn)同感。只有學(xué)生對于物理課堂的教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生共鳴，才能下意識進(jìn)行相關(guān)知識系統(tǒng)的聯(lián)想，從而有利于學(xué)生進(jìn)行直觀比較。

二、引導(dǎo)概括，形成表象

表象能力在物理學(xué)科中發(fā)揮著重要作用。無論是實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是建模策略，都是在幫助學(xué)生體驗(yàn)物理原理，讓學(xué)生通過自我感知物理思維進(jìn)行深度感知、產(chǎn)生客觀印象，從而加深學(xué)生對于物理原理的理解和認(rèn)知。因此，在通過表象剖析物理原理的時(shí)候，教師可以給予學(xué)生更多的思考空間，讓學(xué)生形成潛意識中的邏輯思維。

例如在學(xué)習(xí)“運(yùn)動的合成與分解”這節(jié)課時(shí)，矢量模型是同學(xué)們必須掌握的數(shù)量關(guān)系模型。矢量可以理解為具有一定方向性的物理量。從矢量的角度出發(fā)，同學(xué)們就可以理解簡圖中分析物體受力情況時(shí)各個(gè)箭頭標(biāo)識的相應(yīng)物理量的含義。在運(yùn)動關(guān)系中，矢量代表了物體運(yùn)動的某種特質(zhì)，即規(guī)定了物體的受力方向，又可以將物體受力的性質(zhì)表示出來。合力的方向和大小依賴于分力及夾角。夾角為0°時(shí)，合力F=F1+F2。運(yùn)動中的矢量模型實(shí)際上是將物理量進(jìn)行具體化的典例。同學(xué)們需要明確物理量的關(guān)系具有不唯一的特性，從其他性質(zhì)的物理量對位置物理量進(jìn)行類比推理的過程就是建立物理原理表象的過程。

物理概念的實(shí)質(zhì)是從客觀事物中提煉出來的物理思維的抽象認(rèn)知，是對物理現(xiàn)象和本質(zhì)的高度概括。學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)的探索中可以幫助學(xué)生進(jìn)行表象結(jié)構(gòu)的形成。教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)也可以通過一定的類比推理有意識地激發(fā)學(xué)生頭腦中的相關(guān)表象，通過建立模型的方式，使學(xué)生深化物理表象結(jié)構(gòu)，將抽象的問題具體轉(zhuǎn)化成物理模型。

三、主題探究，發(fā)現(xiàn)規(guī)律

物理規(guī)律的理解和運(yùn)用是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的關(guān)鍵。學(xué)生解決問題的能力大多可以從探究式學(xué)習(xí)中得到培養(yǎng)。探究性實(shí)驗(yàn)相較于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢在于探究性實(shí)驗(yàn)的未知性，對學(xué)生而言具有一定的探究期待，更是升華學(xué)生物理能力的重要舉措。以教師選取的合理的實(shí)驗(yàn)資源出發(fā)，學(xué)生可以在探究性實(shí)驗(yàn)中實(shí)踐建模思路，從發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思路入手，挖掘探究性實(shí)驗(yàn)的潛在規(guī)律，提升自我的問題意識。

例如在進(jìn)行“閉合電路的歐姆定律”這節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中，電路的動態(tài)變化是一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。因此，教師可以采用主題探究的方式讓同學(xué)們進(jìn)行自主探究，幫助同學(xué)們發(fā)現(xiàn)歐姆定律在閉合電路中的使用規(guī)律。對于電路的動態(tài)變化具有固定的思維模式，也就是說同學(xué)們在思考問題時(shí)可以排除不可變因素，如：電源、定值電阻等，從電阻器、電壓表、電流表等的可變因素對電路進(jìn)行判斷和分析。教師可以讓同學(xué)們自己按照電路圖制作一個(gè)簡單電路，然后依據(jù)各種可變因素對電路進(jìn)行調(diào)整。同學(xué)們會發(fā)現(xiàn)排除不變因素之后，無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，其電壓U和電流I都會隨電阻變化發(fā)生一定的變化。

使用主題探究的方式可以為枯燥的物理原理注入新的活力，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更具指向性。在實(shí)際教學(xué)中，動態(tài)變化問題是學(xué)生處于物理學(xué)習(xí)過程中的必經(jīng)之路。探究性實(shí)驗(yàn)可以為抽象的動態(tài)問題提供現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，讓學(xué)生在實(shí)踐操作中體會動態(tài)現(xiàn)象的發(fā)生，理解動態(tài)因素對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

當(dāng)前物理教學(xué)中亟待解決的問題是學(xué)生缺乏物理原理的實(shí)踐能力，無法將物理原理與物理應(yīng)用聯(lián)系起來，這歸根結(jié)底就是學(xué)生缺乏科學(xué)的模型意識。因此，在教學(xué)中，教師要以此為著力點(diǎn)，有意識的培養(yǎng)學(xué)生的建模意識和建模能力。教師從實(shí)驗(yàn)中汲取教學(xué)資源，將探究性實(shí)驗(yàn)和物理建模活動結(jié)合起來的方式，不僅可以增強(qiáng)學(xué)生物理實(shí)踐能力的鍛煉，還可以對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力進(jìn)行拓展，幫助學(xué)生利用已有的條件進(jìn)行邏輯思維的拓展。當(dāng)然，教師在選取教材時(shí)，要注重建模方式的改進(jìn)，以期達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力的目的。

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