培養(yǎng)高中生的物理模型思維能力之我見

王昶淳

摘 要：物理學(xué)科是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，對(duì)我們的邏輯思維能力和判斷能力有很大的鍛煉，在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，很多學(xué)生感覺難度較大，對(duì)很多知識(shí)點(diǎn)不能理解，作為高中生的我們來(lái)講，必須要逐漸改變傳統(tǒng)的思維模式，建立全新的模型思維和創(chuàng)新思維，對(duì)各種物理問(wèn)題進(jìn)行思考。

關(guān)鍵詞：高中物理 高中學(xué)生 模型思維 創(chuàng)新思維

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2018）03-0-01

引言

物理模型思維能力是學(xué)習(xí)物理知識(shí)過(guò)程中最需要的一種能力，也是培養(yǎng)物理創(chuàng)新思維的基礎(chǔ)，是認(rèn)知和改造自然的重要思維能力。然而在學(xué)習(xí)生活中，有些同學(xué)對(duì)物理課程的興趣度不是很高，我認(rèn)為有兩個(gè)方面原因，一個(gè)是由于物理知識(shí)本身體系復(fù)雜，新概念和知識(shí)點(diǎn)比較多，我們?cè)趯W(xué)習(xí)的時(shí)候并不能真正理解它們，挫敗感久而久之產(chǎn)生了厭惡情緒;另一個(gè)則是由于當(dāng)前的教育考核結(jié)構(gòu)使得很多老師在講解的時(shí)候并不重視同學(xué)的理解內(nèi)化能力，以能否作對(duì)題為準(zhǔn)。作為一個(gè)高中生，我們首先應(yīng)該要改變對(duì)物理課程的認(rèn)知，物理是一門很深?yuàn)W的科學(xué)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該要建立模型思維，抓住事物的主要因素和本質(zhì)特征，將各種復(fù)雜的物理問(wèn)題簡(jiǎn)單化，從而真正解決各種實(shí)際問(wèn)題。

一、物理模型思維的重要性

與初中物理相比，高中物理的內(nèi)容發(fā)生了很大變化，內(nèi)容更復(fù)雜，難度加深，靈活性強(qiáng)，因此對(duì)我們的能力要求也越來(lái)越高，尤其是要培養(yǎng)解決問(wèn)題的思維能力，而不僅僅是記憶各種知識(shí)點(diǎn)，按部就班地解答問(wèn)題。

在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)發(fā)生變化，促使我們必須要轉(zhuǎn)變思維方式，從具體運(yùn)算模式轉(zhuǎn)變?yōu)樾问竭\(yùn)算模式，即要在學(xué)習(xí)過(guò)程中觀察、分析、歸納、推理，從而構(gòu)建出完整的物理模型，老師的任務(wù)就是要幫助我們建立模型思維，而我們自己，需要通過(guò)各種方法與手段，自主學(xué)習(xí)，建立模型思維。物理模型思維對(duì)這門課來(lái)講十分重要，體現(xiàn)在幾個(gè)方面：

第一，有利于形成清晰的物理概念。物理知識(shí)是反映物理現(xiàn)象以及過(guò)程的內(nèi)容，這些內(nèi)容是物理事實(shí)的抽象體現(xiàn)，不僅是物理基礎(chǔ)知識(shí)的重要組成部分，還是構(gòu)成物理規(guī)律和公式的理論基礎(chǔ)，物理概念中有很多內(nèi)容都是以模型的形式出現(xiàn)的，即概念模型，這些概念模型是根據(jù)物理現(xiàn)象和事實(shí)抽象出來(lái)的，用來(lái)表征物質(zhì)屬性、描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。通過(guò)自己的學(xué)習(xí)以及和其他同學(xué)討論發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我們對(duì)于建立模型的方法和技巧的掌握還不夠，而真正建立其模型，則有助于理解物理知識(shí)的本質(zhì)和聯(lián)系，有利于建立起專門的物理意識(shí)，這也是物理學(xué)習(xí)過(guò)程中的關(guān)鍵。

第二，有利于解決實(shí)際問(wèn)題。學(xué)習(xí)物理的目的并不僅僅是掌握物理規(guī)律，還要學(xué)會(huì)使用物理知識(shí)來(lái)解決各種實(shí)際問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的現(xiàn)象進(jìn)行解釋。在物理課程中，每一個(gè)具體的物理知識(shí)所對(duì)應(yīng)的物理現(xiàn)象或者物理過(guò)程，其實(shí)都有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的物理模型，要想解釋物理現(xiàn)象，解決物理問(wèn)題，就必須要學(xué)會(huì)對(duì)物理對(duì)象進(jìn)行抽象簡(jiǎn)化處理，在腦海中建立一個(gè)合適的物理模型，一旦能建立模型，很多物理問(wèn)題就能迎刃而解。

第三，有利于提高自主學(xué)習(xí)能力和問(wèn)題分析能力。在物理知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中，處理每一個(gè)物理過(guò)程，建立每一個(gè)物理模型，其實(shí)都是對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行分析的過(guò)程。當(dāng)前我們?nèi)狈Φ木褪亲灾魉伎己头治鰡?wèn)題的能力，很多時(shí)候都跟著教師的思維和引導(dǎo)方向?qū)W習(xí)，長(zhǎng)期下來(lái)，缺乏自主思考能力，也很難在學(xué)習(xí)過(guò)程中建立起抽象思維。

二、高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中如何建立物理模型思維

1.分清主次關(guān)系

物理模型主要有兩種，一種是對(duì)象模型，一種是過(guò)程模型，物理模型是在對(duì)物理過(guò)程或者物理對(duì)象進(jìn)進(jìn)行分析之后所得出的，為了更好地建立其物理模型，應(yīng)該要分清事物的主要矛盾和次要矛盾，主要矛盾是決定性因素，次要矛盾是次要性因素，分清楚這兩個(gè)內(nèi)容之后就更容易理解事物的本質(zhì)規(guī)律。在高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，基本的物理過(guò)程模型和典型情景有：直線運(yùn)動(dòng)模型、平拋類動(dòng)模型、圓周運(yùn)動(dòng)模型、碰撞反沖爆炸模型、簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型、彈簧雙振子情景、板塊情景等。各種物理問(wèn)題其實(shí)都是圍繞著這些模型或者情景的展開的，在學(xué)習(xí)過(guò)程中拿到一個(gè)物理問(wèn)題，首先要分析問(wèn)題的核心，找到與問(wèn)題相對(duì)應(yīng)的模型，只有這樣才能將物理問(wèn)題簡(jiǎn)單化、模型化、具體化，有助于解決各種物理問(wèn)題。所以，無(wú)論物理題目如何變化，只要能找到物理模型成立的條件，并且能夠根據(jù)這些條件正確地把握對(duì)象和過(guò)程模型，則可以建立起物理規(guī)律模型。

2.把握物理核心規(guī)律

物理學(xué)科中有很多核心規(guī)律，對(duì)這些核心規(guī)律進(jìn)行掌握，分析物理核心規(guī)律的內(nèi)容和本質(zhì)，也有助于建立物理模型。經(jīng)過(guò)歸納總結(jié)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典物理學(xué)中的核心規(guī)律有動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律等，每一種基本物理模型都可以用核心的規(guī)律進(jìn)行描述，將復(fù)雜的物理問(wèn)題細(xì)化、簡(jiǎn)化，而且在運(yùn)用每一種規(guī)律的時(shí)候都可以遵循一定的規(guī)范。例如下面的問(wèn)題：

一個(gè)質(zhì)量為M的木塊靜止在光滑的水平桌面上，一個(gè)質(zhì)量為m的子彈以初速度v0水平射入木塊，當(dāng)子彈射入木塊的距離為d時(shí)，子彈與木塊相對(duì)靜止，并以速度v和木塊勻速前進(jìn)。在子彈射入的過(guò)程中，木塊沿著桌面移動(dòng)的距離為L(zhǎng)，木塊對(duì)子彈的平均阻力為f，那么在這一過(guò)程中能量的變化情況是什么樣的？給出了四個(gè)選項(xiàng)：A.子彈的機(jī)械能減少，而且減少量為fL. B.木塊的機(jī)械能增加，增加的機(jī)械能為fL. C. 子彈和木塊整體損失的機(jī)械能為fd. D.子彈和木塊整體損失的機(jī)械能為f（L+d）.

對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析可以得出正確答案為B和C。拿到這個(gè)問(wèn)題，首先要在腦海中建立動(dòng)能定理模型，對(duì)木塊而言，可以得到其動(dòng)能變化為fL= Mv2—0，由此可知，B是正確的。對(duì)子彈而言，根據(jù)動(dòng)能定理可以得到-f（L+d）=mv2— mv02，，所以A是錯(cuò)誤的，結(jié)合兩個(gè)答案可以知道子彈和木塊整體損失的機(jī)械能為fd.

三、結(jié)語(yǔ)

以上分析可以看出，在我們高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，由于各種物理知識(shí)點(diǎn)十分復(fù)雜，一些物理規(guī)律深?yuàn)W難懂，為了更好地學(xué)習(xí)，應(yīng)該要逐漸培養(yǎng)自己形成模型思維和創(chuàng)新思維，學(xué)會(huì)建立物理模型，將物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為與之相對(duì)應(yīng)的物理模型和物理關(guān)系，利用具體的物理模型求解，從而不斷提高物理學(xué)習(xí)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]程紅光. 高中物理教學(xué)中的模型構(gòu)建及其實(shí)踐[D].華中師范大學(xué)，2012.