高中物理習(xí)題教學(xué)中提升學(xué)生建模能力的實踐分析

張隨宏

摘 要：眾所周知，物理模型構(gòu)建屬于科學(xué)思維方法中的一種，在分析物理現(xiàn)象與物理過程以后，能夠掌握物理學(xué)科的核心本質(zhì)，提高學(xué)生分析問題和處理問題的能力，使其具有終身學(xué)習(xí)的能力。在物理教材中，其數(shù)量多且閱讀量也相對較大，在解題方面必須保證學(xué)生第一反應(yīng)正確才可以在短時間內(nèi)解題。為此，在物理習(xí)題教學(xué)過程中，教師就應(yīng)當(dāng)重視培養(yǎng)學(xué)生的建模能力。

關(guān)鍵詞：高中物理；習(xí)題教學(xué)；建模能力；實踐分析

高中物理知識的抽象性非常明顯，所以，學(xué)生學(xué)習(xí)的難度也相對較大。為了能夠全面掌握物理知識并取得理想的成績，就需要在習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的建模能力。只有這樣，才能夠使學(xué)生在解題過程中提高速度與準(zhǔn)確性。

一、注重規(guī)范性訓(xùn)練并引導(dǎo)學(xué)生建模

如果模型構(gòu)建合理就可以作為解題的有效方式。在解題過程中，首先需要將問題中所表述的所有物理情景復(fù)現(xiàn)出來；其次，應(yīng)把握主要矛盾，實現(xiàn)情景和模型的有效關(guān)聯(lián)；最后，把具體的問題轉(zhuǎn)化成物理模型。而關(guān)聯(lián)的過程則是物理抽象的過程，所以，應(yīng)當(dāng)將題目中有價值的信息內(nèi)容提取出來，并把握事物本質(zhì)。對于物理模型轉(zhuǎn)化，則是一種梳理與完善的過程，因而，必須找到所抽象模型和學(xué)生既有模型存在的共性與異性。若存在共性，那么就可以利用已知模型規(guī)律：若存在異性，那么就必須考慮存在差異的原因，對原有物理模型進(jìn)行合理的改善。

二、充分發(fā)揮主動意識并引導(dǎo)學(xué)生靈活運用建模思維

習(xí)題是高中物理知識的載體，是學(xué)生將知識和實踐結(jié)合的關(guān)鍵。學(xué)生解題能力的高低是對知識掌握情況的檢驗，是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的再現(xiàn)，進(jìn)而構(gòu)建與實體相吻合的模型。在這種情況下，學(xué)生腦中的模型也會更加豐富。在模型構(gòu)建方面，最關(guān)鍵的就是要深入分析物理狀態(tài)過程。而要想確保模型的合理性，就一定要深入地分析試題含義，審題也是審視模型的一個過程，在分析了研究對象狀態(tài)特征和運動變化以后，有效地劃分出不同因素所具備的主次關(guān)系，進(jìn)而同腦中既有的物理模型相互關(guān)聯(lián)，最終構(gòu)建出問題的具體模型。

以某物理試題為例，如下圖所示，將A、B、C、D作為端點的兩個半圓形光滑軌道被固定在豎直的平面之內(nèi)。其中，一滑板靜止于光滑的水平地面之上。其左端與B點相靠近，且上表面所在平面和兩半圓相切，切點分別為B、C。而一物塊被放置在正處于水平勻速運動的傳動帶上，以E點代替。在運動至A點的時候，同傳送帶的速度保持一致。隨后，經(jīng)過A點并沿著半圓軌道進(jìn)行下滑運動，并經(jīng)由B點滑到滑板上，當(dāng)滑板運動至C點粘連。將物塊當(dāng)作質(zhì)點，其質(zhì)量是m，且滑板的質(zhì)量是2 m。與此同時，兩半圓的半徑都是R，且滑板的長度是6.5 R，滑板的右端與C點的距離是L。那么，試求出：（1）物塊滑至B點的速度；（2）物塊在滑到滑板至離開滑板右端的整個過程中，克服摩擦力所做的功和L之間的關(guān)系，同時請判斷出物塊是否可以到達(dá)CD軌道的中間。

試題解析：學(xué)生在結(jié)合圖來閱讀試題的過程中，可以聯(lián)想到三種物理模型：第一，傳送帶模型，物塊在E處勻加速運動至A處；第二，豎直平面圓周運動的模型，也就是物塊由A到達(dá)B處；第三，子彈打木塊的模型，也就是物塊由B運動至C處。由此可見，該試題的情景相對較難，要想盡快解答具有極大的難度。但是，可以運用模型分析的方法，將物理過程進(jìn)行有效的拆分，進(jìn)而完成試題解答。若學(xué)生的模型能力較強，那么在審題的過程中就能構(gòu)建模型，且腦中已經(jīng)具備與之相對應(yīng)的物理規(guī)律，如果能夠在其中找到隱含的條件就可以盡快解答問題。

三、總結(jié)與反思，并實現(xiàn)物理模型的有效完善

因為模型并非始終不變，所以，在習(xí)題教學(xué)的過程中，物理教師也同樣應(yīng)積極激發(fā)學(xué)生對這一物理現(xiàn)象的興奮點，鼓勵他們主動尋找知識的內(nèi)涵，但是在本質(zhì)上都相同，很多不同類型的物理問題所對應(yīng)的物理模型都是相同的，因而，在講解物理習(xí)題的時候，需要遵循多題歸一與一題多解等基本原則，進(jìn)一步增強學(xué)生提取模型的能力。而在練習(xí)的過程中，也同樣需要對學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo)，使其能夠積極反思與總結(jié)，將物理模型和現(xiàn)實原型之間的差異細(xì)化出來，并采取類比與對比等多種方式對模型予以完善和改進(jìn)，使學(xué)生具備更明確的模型構(gòu)建意識。

綜上所述，構(gòu)建物理模型是高中物理學(xué)習(xí)過程中學(xué)生必須掌握的思維方法。特別是在習(xí)題教學(xué)當(dāng)中，因為物理試題的形式多樣，涉及范圍較廣，所以，學(xué)生必須在其中找到能夠反映物理現(xiàn)象的本質(zhì)與規(guī)律，只有這樣才能更好地解答問題。文章將高中物理習(xí)題教學(xué)作為重點研究內(nèi)容，通過對三種途徑的分析與研究，希望更好地培養(yǎng)學(xué)生的建模能力，即規(guī)范訓(xùn)練、強化主動意識與總結(jié)思考。學(xué)生在具備了建模能力以后，就可以在短時間內(nèi)進(jìn)入解題階段，提高自身的解題速度與質(zhì)量，為解答其他更復(fù)雜的問題提供充裕的時間。這樣一來，學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣也會不斷提升，進(jìn)一步加快其解題的速度。

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注：本文系甘肅省“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃課題。（課題立項號：GS[2016]GHB1545）。