高中物理情境教學(xué)與模型教學(xué)研究

胡勛合　陳太鋒

在高中物理教學(xué)中，對情境和模型進(jìn)行深刻的研究和分析，掌握模型的基本規(guī)律后，就相當(dāng)于掌握了一個模塊，利用一個一個這樣的模塊，就能構(gòu)建復(fù)雜的物理問題.反之，復(fù)雜的物理問題，也可以由此解決.情境教學(xué)和模型教學(xué)是物理教學(xué)的重要方法，有利于提高課堂效率、培養(yǎng)學(xué)生的能力.

物理情境是指，人們分析物理現(xiàn)象后，了解其產(chǎn)生、變化的規(guī)律，從而在頭腦中形成對物理現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識.物理模型就是摒棄各種次要因素，突出決定事物狀態(tài)、變化等的主要因素，對原型進(jìn)行簡化、純化處理.這是一種理想化的思維方法.將實際或抽象的問題用常見易想的物理過程表示，這種表示法可以說是一種物理模型.物理模型方法需要認(rèn)識主體自己確定研究對象，抽象出研究對象的運動過程，設(shè)置已知量和未知量，運用科學(xué)規(guī)律，選擇研究方法，檢驗?zāi)Ｐ褪欠衽c實際相一致.

物理學(xué)的發(fā)展，可以說是伴隨著建立新的物理模型和用新的物理模型替代或完善舊的物理模型的過程.物理模型方法借助建立的模型開展研究工作，是一種重要的科學(xué)方法.物理情境與模型方法在科學(xué)研究中的流程圖如下.

高中物理所有實際問題都是有模型依據(jù)的，模型所對應(yīng)的規(guī)律也是早已被驗證是正確的.根據(jù)高中物理教學(xué)的特點及模型的主要教學(xué)功能，可以把物理模型分為實體模型、條件模型、過程模型、數(shù)學(xué)模型等.創(chuàng)設(shè)物理情境是建立物理模型的基礎(chǔ).在創(chuàng)設(shè)物理情境的過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生從物理問題中獲取創(chuàng)設(shè)物理情境的重要信息，再對這些信息進(jìn)行必要的加工整理，在去偽存真的同時，為建立物理模型鋪平道路.

物理情境教學(xué)和模型教學(xué)，能加強(qiáng)學(xué)生對物理知識的記憶.利用物理情境和物理模型，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力；利用物理模型，促使學(xué)生的直觀形象思維向抽象邏輯思維發(fā)展，能加深學(xué)生對物理概念和物理規(guī)律的認(rèn)識和理解.記憶是思維的起點，對物理情境的認(rèn)識是對現(xiàn)象本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識，有利于學(xué)生對錯綜復(fù)雜的物理現(xiàn)象及其條件進(jìn)行觀察總結(jié)，從而使題目條理化、模型化、形象化.遷移就是大腦中已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)所儲存信息的復(fù)活，在新輸入信息的作用下，參與同化或順應(yīng)，從而獲得新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的心理過程.建立物理情境的過程就是認(rèn)知結(jié)構(gòu)化的過程.當(dāng)新刺激物輸入后，就會產(chǎn)生一種格式的反映，而忽視物理情境的建立，一味強(qiáng)調(diào)物理量的含義、單位、方向等，學(xué)生學(xué)到的物理知識就如空中樓閣，不能順利遷移.

通過訓(xùn)練，能幫助學(xué)生體會由情境到模型的思維方法.特別是最后階段的練習(xí)，能使學(xué)生意識到模型方法的意義和作用，也能使學(xué)生在生活中遇到問題時有意識地應(yīng)用這種思維方式去處理實際問題.比如，汽車司機(jī)在行駛過程中突然發(fā)現(xiàn)前方有險情.為了避開危險，司機(jī)應(yīng)當(dāng)采取緊急剎車，還是緊急轉(zhuǎn)彎的措施？在處理這一問題時，首先根據(jù)情境把實體模型抽象為對象模型，再將原始情境抽象為緊急剎車時的勻變速直線運動和緊急轉(zhuǎn)彎時的勻速圓周運動兩種理想過程模型，最后根據(jù)過程模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型.這樣，使學(xué)生在解決問題的過程中直接感受到學(xué)習(xí)物理模型方法的意義.

還有，物理模型是理想化的假象，對于現(xiàn)實事物的解釋是存在偏差的.我們不能以偏概全，畢竟物理模型跟生活中的實例只能說是相似，也只是在某一個場合或者某一種條件下的相似.因此，我們可以將實際事物用理想化的物理模型來處理，但是要做到具體問題具體考慮.

在當(dāng)前減負(fù)增效的背景下，突出的矛盾是豐富的教學(xué)內(nèi)容與不斷減少的教學(xué)時間的矛盾.現(xiàn)行“人教版”物理教材，注重點面結(jié)合，主干知識明確，基礎(chǔ)知識、基本規(guī)律一個都不少，增加了許多聯(lián)系生產(chǎn)生活的實際問題和高新科技內(nèi)容，同時豐富了課堂形式，引入了研究性學(xué)習(xí)、探究性實驗課等.要讓學(xué)生在較少的課時內(nèi)掌握豐富的物理知識，物理情境與模型教學(xué)是有效方法.通過物理情境與模型教學(xué)，以已掌握的基本模型為“源”，以待研究的新模型為“靶”，引導(dǎo)學(xué)生分析物理現(xiàn)象，加強(qiáng)知識之間的鏈接、遷移，能使學(xué)生系統(tǒng)地掌握物理知識.

（本文系2016年度河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項目《高中物理情境與模型教學(xué)研究》（JCJYC16061543）的研究成果）