物理模型思維法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究

田靖

摘 要： 物理模型思維法對(duì)于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)及學(xué)習(xí)方法的改進(jìn)具有重要作用。本文就模型思維法在高中物理教學(xué)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，以期對(duì)促進(jìn)高中物理教學(xué)質(zhì)量的提高有所啟示。

關(guān)鍵詞： 物理模型 思維方法 高中物理教學(xué)

在高中物理教學(xué)中大多學(xué)生都存在能夠聽懂教師所講的內(nèi)容，但應(yīng)用到實(shí)際題目的解答中便會(huì)覺得較困難的問題。其中一個(gè)重要原因便是學(xué)生受自身思維能力的限制。因此，基于學(xué)生存在的定式思維問題、遷移能力欠缺和缺乏想象力、感性認(rèn)識(shí)貧乏等問題，教師在教學(xué)中應(yīng)注重學(xué)生思維的鍛煉。物理模型思維法的應(yīng)用對(duì)于學(xué)生良好物理思維的培養(yǎng)具有較大的作用，本文就其在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

1.通過研究對(duì)象物理模型的建立提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)

在物理知識(shí)的學(xué)習(xí)中，根據(jù)不同的劃分依據(jù)可將物理模型劃分為不同的類型。其中研究對(duì)象模型包括物理知識(shí)當(dāng)中的質(zhì)點(diǎn)、單擺、光線、點(diǎn)電荷、磁感線和均勻流體等。在解決該類問題的過程中，因?yàn)槠渌哂械某橄笮?，在具體的問題解決過程中，應(yīng)找出主要的問題，并將次要問題適當(dāng)忽略，進(jìn)而給出能夠?qū)υ镔|(zhì)特性進(jìn)行反映的過程或理想物質(zhì)的假象結(jié)構(gòu)。而物理學(xué)的基本規(guī)律和基本概念等均為物理模型方面的描述，同時(shí)物理習(xí)題的設(shè)計(jì)也通常結(jié)合相應(yīng)的模型進(jìn)行。為此，在解決相應(yīng)物理問題時(shí)便把具體的問題抽象成為理想模型，進(jìn)而結(jié)合相應(yīng)的物理規(guī)律得出結(jié)果的過程。

例如，垂直固定在水平桌面上的等距螺旋線圈，其長度為L，總高度為h，并將鐵絲小球穿在線圈上的體小球從靜止運(yùn)動(dòng)開始，進(jìn)而無摩擦自由滑下，求出小球從最高點(diǎn)到桌面所用的時(shí)間[1]。在該物理問題中，盡管有物理情境方面的設(shè)置，但因?yàn)槠鋸椈刹⒉皇菑椈烧褡拥哪Ｐ?，在建立小球從等距螺旋中無摩擦滑下的情境模型時(shí)，學(xué)生的思維會(huì)顯得較混亂，不能結(jié)合已知的物理模型進(jìn)行解答。此時(shí)，教師可讓學(xué)生嘗試應(yīng)用“無限分割法”進(jìn)行解答，讓學(xué)生將螺旋線分割為多個(gè)長度相等的小段，并將每一小段的曲線想象為由直線構(gòu)成的微型斜面，進(jìn)而將整個(gè)螺旋作為若干斜面的組合體，進(jìn)而可將等距的螺旋線圈作為光滑的斜面模型進(jìn)行思考。最終結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和第二牛頓定理就可將其解答出，具體模型如圖1所示。

2.強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基本模型的認(rèn)識(shí)，提高其思維能力

在物理課程教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常遇到的各類基本物理模型，并讓學(xué)生明晰解決物理問題的適用范圍和相應(yīng)的條件，進(jìn)而將隱性的模型挖掘出來，展現(xiàn)給學(xué)生，結(jié)合相應(yīng)的解釋促使學(xué)生形成清晰的認(rèn)識(shí)。而在高中物理教學(xué)中的大多模型均是隱性的，因此，教師可結(jié)合語言解釋的應(yīng)用幫助學(xué)生建立起相應(yīng)的模型。但對(duì)于某些約定成俗的隱語，應(yīng)盡量將其轉(zhuǎn)化為能夠讓學(xué)生感知的模型，對(duì)于容易混淆的模型應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的比較。

例如，在復(fù)習(xí)教學(xué)中，教師應(yīng)對(duì)輕桿、輕繩和輕彈簧當(dāng)中的力學(xué)進(jìn)行基本模型的整理，進(jìn)而形成相應(yīng)的概念性模型。細(xì)繩指的是不計(jì)質(zhì)量的柔性體，較容易發(fā)生彎曲，僅能夠從長度方向進(jìn)行相應(yīng)的拉伸操作，并且長度延伸的尺度極不明顯。因此，在力學(xué)當(dāng)中一般可將其作為不可拉伸的非彈性體，其對(duì)物體僅能夠產(chǎn)生拉力作用。所以細(xì)繩中的拉力均相等，力的大小可出現(xiàn)瞬間改變。而比較常見的彈簧為一類不計(jì)質(zhì)量的彈性體，存在明顯的壓縮或是拉伸形變，對(duì)物體既存在拉力還具有推力，但彈簧的彈力并不會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性的改變；輕桿為一類不計(jì)質(zhì)量的剛體。因?yàn)闂U具有拉伸和壓縮變形的特性，所以存在推力或拉力[2]。結(jié)合該類語言性的分析，可較好地鍛煉學(xué)生思維，并建立相應(yīng)的物理模型。

3.應(yīng)用類比遷移法建立相應(yīng)的物理模型

物理教學(xué)中的大多模型均是通過熟悉的模型轉(zhuǎn)換而來的，部分新模型的建立采用的是舊模型的思維方法，而部分模型是對(duì)已學(xué)模型的延伸和拓展。如自由落體運(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)的特殊形式。所以在進(jìn)行新模型的應(yīng)用時(shí)，可將舊模型作為理論的基礎(chǔ)和思維的基礎(chǔ)。如在進(jìn)行磁場相應(yīng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)時(shí)，可將其同電場概念相結(jié)合，因?yàn)榇艌霎?dāng)中的磁極和電場電荷存在相互作用力，對(duì)于學(xué)生思維體系的形成具有較大的幫助。所以，在建立相應(yīng)的物理規(guī)律和概念的模型時(shí)，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生生活中的常見場景，以及所學(xué)的規(guī)律和知識(shí)進(jìn)行類比遷移或是比較，結(jié)合不同思維方法的應(yīng)用，提高學(xué)生分析問題的能力[3]。

在高中物理教學(xué)中，結(jié)合物理模型思維方法的應(yīng)用，可有效鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，有效促進(jìn)學(xué)生傳統(tǒng)學(xué)習(xí)思維的轉(zhuǎn)變。因此，教師應(yīng)注重物理教學(xué)中各類物理模型的建立及相應(yīng)思維方法的應(yīng)用，提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙松年.對(duì)高中物理解題思維方法的探究與運(yùn)用[J].教育教學(xué)論壇，2013，3（37）：72-73.

[2]儲(chǔ)成節(jié)，郭長江，馮杰，翁崇濤.例談物理解題中的科學(xué)思維方法——等效思維的運(yùn)用[J].物理教師，2014，8（2）：91-92.

[3]顧建新.高中物理“理論教學(xué)”與“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的互動(dòng)與能動(dòng)[J].中學(xué)物理（高中版），2012，8（3）：671-672.