淺析建立物理模型在教學(xué)中的重要性

摘 要：物理學(xué)是一門研究物質(zhì)普遍規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科，對于高中學(xué)習(xí)階段的學(xué)生來說，物理課程是比較難的一門學(xué)科，新課程理念的引導(dǎo)下，當(dāng)前的課堂教學(xué)更提倡培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力，開發(fā)學(xué)生自身潛能，因此，建立物理模型對物理教學(xué)有著重要的作用。本文針對當(dāng)前高中物理教學(xué)中常見的物理模型，并對其在物理教學(xué)方式中的優(yōu)勢進(jìn)行分析，對建立物理模型在教學(xué)中的重要性進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：物理模型；物理教學(xué)；重要性

物理學(xué)研究的主要內(nèi)容是物質(zhì)的本質(zhì)與其運動的形式，事物之間的必然或偶然聯(lián)系及萬物的自然規(guī)律使物理學(xué)的理論知識更加神秘復(fù)雜，因此，無論對物理學(xué)進(jìn)行研究或是教學(xué)，都離不開物理模型的建立。通過建立物理模型來輔助物理教學(xué)，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還能夠有效的培養(yǎng)學(xué)生的自主能力和實踐操作能力，開發(fā)學(xué)生的潛能，拓寬學(xué)生的思路，提高物理教學(xué)的效率。

一、理模型的概念

任何物體都不是孤立存在的，在它周圍的事物及現(xiàn)象，一定與其存在著必然的聯(lián)系，并且存在著一定的變化規(guī)律。由于物質(zhì)的運動形式比較復(fù)雜，所以人們在進(jìn)一步研究物理規(guī)律時，建立了許多的物理模型來總結(jié)這一現(xiàn)象的物理規(guī)律。物理模型是指在科研或教學(xué)活動中，通過構(gòu)建反映物質(zhì)本質(zhì)的理想化結(jié)構(gòu)去解釋某一種現(xiàn)實的物理現(xiàn)象，使理論具象化、簡單化，這種理想化的結(jié)構(gòu)我們稱之為“理想模型”。在當(dāng)前的物理教學(xué)課堂中，教師也可以是運用物理模型來加深學(xué)生對物理知識的理解，提高物理課堂教學(xué)的質(zhì)量和水平。

二、常見的物理模型

1.對象模型

所有的研究或科研項目都有其要研究的對象，研究對象不同其得出的結(jié)果也不盡相同。在研究物理現(xiàn)象的過程中，要抓住研究物理現(xiàn)象的特征，觀察其變化規(guī)律，分出主次關(guān)系，建立一種能反映出物理現(xiàn)象核心內(nèi)容的模型，這種模型稱為對象模型。如力學(xué)中的質(zhì)點、氣體性質(zhì)中的理想氣體、光學(xué)中的薄透鏡等都屬于對象模型。

2.條件模型

當(dāng)研究某一具體物理現(xiàn)象或規(guī)律時，要將具體的物理現(xiàn)象和規(guī)律置于一定的理想化條件中，通過解決研究對象的外在因素，讓其達(dá)到理想化的一種形態(tài)。如均勻介質(zhì)、熱學(xué)的絕熱容器等都屬于條件模型。

3.過程模型

對物理現(xiàn)象和規(guī)律進(jìn)行研究時，將物理現(xiàn)象發(fā)生變化的過程模型化，更便于研究者對其進(jìn)行深入研究。過程模型能夠分出研究對象的主次關(guān)系，然后忽略掉次要因素，使其處于理想環(huán)境，并在這個過程中將物體的本質(zhì)特征展示出來。如絕熱變化、勻速直線運動、平拋運動等都屬于過程模型。

4.數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)所包含的現(xiàn)象、變化規(guī)律及其龐大，任何事物之間的聯(lián)系和規(guī)律都能在數(shù)學(xué)中尋到源頭。物理模型的產(chǎn)生是為了便于研究物理現(xiàn)象和物理規(guī)律，在物理科研項目及物理教學(xué)中具有重要的作用。但其也存在著一定的缺陷，如物理模型僅僅只是客觀實體的一種近似而已，而以物理模型為對象的數(shù)學(xué)模型的近似定量更加微弱，盡管如此，數(shù)學(xué)模型在物理教學(xué)重要價值仍然不容忽視。

三、物理模型在物理教學(xué)中的作用

物理模型是將實際物理現(xiàn)象和問題簡單化、抽象畫的一種思維形式，以研究物理學(xué)為基礎(chǔ)，解決其發(fā)展過程中的復(fù)雜問題。物理模型的建立能夠使復(fù)雜的研究對象變得簡單，形成物理研究的新定式。相對于其他中學(xué)階段的學(xué)科來說，物理學(xué)科是較難掌握的一門學(xué)科，在物理課堂中，學(xué)生經(jīng)常會對教師講授的物理知識難以理解，繁瑣的公式和定義不便于學(xué)生的記憶。而通過建立物理模型，可以有效解決物理課堂教學(xué)的這一問題，它可以將物理知識體系中的本質(zhì)及核心部分呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生能夠通俗易懂的了解物理現(xiàn)象和規(guī)律。

四、物理模型在物理教學(xué)中的重要性

1.培養(yǎng)學(xué)生接受新知識及新概念的能力

客觀事物具有抽象畫、理性化的特點，其反應(yīng)出的本質(zhì)反應(yīng)在人的認(rèn)知中就形成了概念。要想使客觀事物變得更形象化、簡單化，就必須加深其在人腦中的記憶和認(rèn)知。物理模型通常是將理想化作為研究對象，提取出其中的主要因素，分析其本質(zhì)特征，從而解決事物的物理問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)比較難理解的物理知識時，建立物理模型能夠有效幫助他們理解物理知識概念，更快的接受新的知識。

2.促進(jìn)學(xué)生的思維養(yǎng)成，提高學(xué)生的解題能力

合理運用物理模型，能夠有效提高學(xué)生的解題能力，拓展學(xué)生的思維空間，將復(fù)雜的問題簡單化，從而達(dá)到事半功倍的效果。如在物理課堂教學(xué)中，建立理性化的模型“單擺”，幫助學(xué)生掌握其與其他事物的聯(lián)系，學(xué)會運用與其相關(guān)的公式去解決想相似的問題。

3.有利于學(xué)生形成科學(xué)的預(yù)見

物理教學(xué)中教師所使用的物理模型一般都是理性化的模型，忽略了很多次要因數(shù)，突出本質(zhì)特征，使事物的主要特性和規(guī)律顯現(xiàn)出來，這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維邏輯，使研究事物的成果引導(dǎo)其研究的方向，超越實際的條件，形成一定的科學(xué)性預(yù)見，從而獲得一些重要的物理現(xiàn)象和規(guī)律。

物理模型的使用并不是沒有限制的，正確使用物理模型會加深學(xué)生對事物本質(zhì)特征的理解，使物理現(xiàn)象變得更清晰簡單。建立物理模型在簡化物理問題的同時，也能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，隨著人類社會的不斷發(fā)展，研究的技術(shù)與手段的不斷進(jìn)步，物理模型也會不斷地完善實現(xiàn)其最大的價值。

五、結(jié)語

綜上所述，物理學(xué)是一門復(fù)雜的學(xué)科，建立物理模型對學(xué)生掌握物理現(xiàn)象和規(guī)律是十分重要的。理性的物理模型貫穿在物理課堂教學(xué)的各個知識點間。教師合理運用物理模型，能夠有利于學(xué)生提高接受新鮮知識點的能力，拓寬思維空間，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，促進(jìn)物理教學(xué)的高效發(fā)展，從而為社會培養(yǎng)更多的專業(yè)人才。

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作者簡介：

曾慶喜（1988.11—），男，籍貫：遼寧省建昌縣，學(xué)校：沈陽師范大學(xué)，學(xué)院：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，專業(yè)：物理學(xué)（師范）。