物理模型構(gòu)建在教學(xué)中的重要性探討

潘　琳

（銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州銅仁　554300）

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物理模型構(gòu)建在教學(xué)中的重要性探討

潘琳

（銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州銅仁554300）

摘要：物理是研究自然界物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運(yùn)動(dòng)形式及相互規(guī)律的學(xué)科?，F(xiàn)在物理試題已結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生在解決這類題目時(shí)需要把一個(gè)復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理過(guò)程，即物理模型的構(gòu)建。物理模型能使復(fù)雜問(wèn)題得到簡(jiǎn)化處理，還可利用模型訓(xùn)練學(xué)生發(fā)散的邏輯思維、幫助學(xué)生建立正確的求解思路?？梢?，教學(xué)過(guò)程中物理模型構(gòu)建的重要性。

關(guān)鍵詞：物理模型；抽象模型；邏輯思維

1　物理模型的分類

物理模型大致可以分為兩類，一類是實(shí)物模型，另一類是抽象模型或者仿真模型。

實(shí)物模型的構(gòu)建是根據(jù)實(shí)物的相似性理論制造的，按原來(lái)比例放大或縮小的模型，如原子模型、飛機(jī)模型、建筑模型、水利系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、船舶模型等。?shí)物模型的作用主要有：第一種是作為藝術(shù)品或者展覽品，實(shí)現(xiàn)其藝術(shù)價(jià)值或者具有參觀作用，像建筑模型、汽車模型和船舶模型等。第二種是通過(guò)等比例縮小制造的模型，方便人們了解其構(gòu)造并有助于研究，如水利系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷?。第三種是放大型的模型，通過(guò)對(duì)微觀事物的放大，使人能夠觀察分析肉眼看不到的事物，常常用于科學(xué)研究方面，如原子模型等。

抽象物理模型則與之不同，模型是在物理學(xué)現(xiàn)象及規(guī)律的研究或?qū)W習(xí)過(guò)程中，對(duì)自然界中一個(gè)特定對(duì)象，針對(duì)一個(gè)特定目標(biāo)，根據(jù)物體所特有的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律，做一些必要性的簡(jiǎn)化和假設(shè)，并使用適當(dāng)?shù)拿枋鲂怨ぞ?，得到一個(gè)基于物理學(xué)知識(shí)的圖景。即物理模型就是為人們提供了一種解決物理問(wèn)題的方法和方向，利用人的抽象思維來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者有目的地解決問(wèn)題的方式。

2　物理模型能使復(fù)雜問(wèn)題得到簡(jiǎn)化處理

在解決實(shí)際物理問(wèn)題的過(guò)程中，建立物理模型能夠幫助學(xué)生形成清晰的思路，強(qiáng)化對(duì)問(wèn)題的理解。然而，事物之間的復(fù)雜性和多樣性決定了研究只能從事物的主要特征入手。這就需要學(xué)生通過(guò)科學(xué)抽象的方法，抓住事物的主要因素，忽略事物的次要因素，根據(jù)研究系統(tǒng)中研究對(duì)象的形狀、大小、運(yùn)動(dòng)過(guò)程、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，將抽象的物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單理想化的模型，再運(yùn)用相關(guān)物理知識(shí)點(diǎn)解題。在物理學(xué)知識(shí)的研究中，許多物理規(guī)律和基本理論的建立都是通過(guò)建立物理模型間接得到的。所以，建立物理模型不僅能夠使物理問(wèn)題得到簡(jiǎn)化處理，而且也是物理規(guī)律和物理理論賴以建立的基礎(chǔ)。對(duì)研究系統(tǒng)進(jìn)行抽象，實(shí)現(xiàn)將物理模型的研究結(jié)果直接應(yīng)用到實(shí)物客體中去，使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中達(dá)到事半功倍的效果。

3　利用模型訓(xùn)練學(xué)生發(fā)散的邏輯思維

學(xué)生在使用物理模型解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，每一個(gè)模型的建立，都離不開對(duì)實(shí)體的抽象處理，物理模型的建立有助于學(xué)生把許多抽象的知識(shí)點(diǎn)展現(xiàn)出來(lái)，從而給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)極大的效益。物理模型的意義在于可以簡(jiǎn)化描述物理客體，它不僅能夠解釋物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)規(guī)律，而且還可以為科學(xué)家們的研究做出科學(xué)的預(yù)言，為他們指明研究方向。例如，英國(guó)著名物理學(xué)家盧瑟福通過(guò)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，而提出原子結(jié)構(gòu)的“行星運(yùn)動(dòng)模型”，即原子核式模型。這是對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“模型構(gòu)建”，這一模型的提出，將抽象的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰呈現(xiàn)出來(lái)。這個(gè)模型不僅為科學(xué)事業(yè)作出了貢獻(xiàn)，也為教師在教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生的教育提供了示例，展現(xiàn)此模型可以提高學(xué)生對(duì)這一問(wèn)題的理解能力，這種方法能夠使學(xué)生的思維更加開闊，長(zhǎng)此以往，能幫助培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散的邏輯思維。

4　幫助學(xué)生建立正確的求解思路

對(duì)題目中某個(gè)對(duì)象主要條件和過(guò)程進(jìn)行抽象和理想化，并建立物理模型，可以幫助學(xué)生解釋一些與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相符合的理論結(jié)果。從而解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律和物理現(xiàn)象，建立正確的解題思路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。例如，在研究電場(chǎng)時(shí)，為了能夠清楚地闡述電場(chǎng)的大小，便引出了電場(chǎng)線，我們知道電場(chǎng)線是不存在的，它只是為了更好地描述電場(chǎng)的存在而假想出來(lái)的線。物理學(xué)規(guī)定：在電場(chǎng)中畫出一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線，使曲線上每一點(diǎn)切線方向一致，把這些曲線叫做電場(chǎng)線。在電場(chǎng)中，如果各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同，就把這樣的電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線間距相等且相互平行的直線。電場(chǎng)線疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，切線方向表示該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向；電場(chǎng)線總是始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處，終于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處。電場(chǎng)線既不閉合也不相交，它與等勢(shì)面處處垂直，且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。在此例中，清楚地將一個(gè)抽象問(wèn)題展現(xiàn)出來(lái)，有助于學(xué)生理解掌握新知識(shí)。建立物理模型，能使學(xué)生明確物理過(guò)程，便于抓住問(wèn)題的本質(zhì)特征，挖掘出隱含條件，可以啟發(fā)學(xué)生發(fā)揮自己的想象，一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

5　物理模型的建立與應(yīng)用要求

為了應(yīng)對(duì)未來(lái)新課程的不斷改革，教師應(yīng)該時(shí)刻注意積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和改善教學(xué)方法，要注重對(duì)學(xué)生構(gòu)建和應(yīng)用物理模型解題能力的培養(yǎng)，這樣才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神。建立物理模型時(shí)，必須找準(zhǔn)事實(shí)依據(jù)，抓住主要因素，將題目中隱含的條件還原出來(lái)，最終得出答案。教師需要積極引導(dǎo)學(xué)生，加強(qiáng)對(duì)其建模能力的培養(yǎng)以及建模意識(shí)的滲透，從而發(fā)展學(xué)生探索問(wèn)題的興趣，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)輕松立體的課堂生活。

當(dāng)然，應(yīng)用物理模型解題也不是萬(wàn)能之法，這也恰恰是它的不足之處。雖然構(gòu)建物理模型能夠使問(wèn)題變得簡(jiǎn)單，但具有一定的局限性，必須在一定的條件下才能適用。因此，為了使物理模型能夠的到更好的應(yīng)用，物理模型的構(gòu)建還需要進(jìn)一步探討。

The Discussion about the Importance of Physical Model Construction in Teaching

PAN Lin
（Tongren Polytechnic College，Tongren，Guizhou 554300，China）

Abstract:Physics is the study of the basic structure，the motion types and mutual discipline of the materials in the nature. Physical exams now combine with production practical activities，and students should construct physical model when solving such problems.Physical models can not only simplify complicated problems，but also train students' logical thinking ability. Therefore，we should attach great importance to the construction of physical models in the teaching.

Key words:physical model；abstract model；logical thinking

作者簡(jiǎn)介：潘琳，女，大學(xué)本科，副教授，主要研究方向：理論物理。

收稿日期：2015-12-25

中圖分類號(hào)：G712

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-980X（2016）01-0143-02