淺談物理模型在教學(xué)中的應(yīng)用

吳勇

摘要：本文從學(xué)生學(xué)習(xí)部分物理知識困難的角度出發(fā)，結(jié)合物理教學(xué)在初中階段的特點(diǎn)，了解物理模型在初中物理教學(xué)過程中的重要意義。并通過學(xué)習(xí)物理的實(shí)例來分析物理模型在初中物理教學(xué)中對我們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生的影響，幫助學(xué)生了解物理模型，并利用物理模型來更好地學(xué)習(xí)物理知識，讓物理知識變得更加簡化、明了。

關(guān)鍵詞：物理模型；思維能力；教師；學(xué)生

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2018）08-0018

初中物理對于某些學(xué)生來說，就像海市蜃樓一般，朦朧看不真切，更有學(xué)生直接學(xué)成了“霧里”，這是因?yàn)槲覀儗W(xué)習(xí)的物理知識，既有宏觀的，又有微觀的。從宏觀世界中天體的運(yùn)行到微觀世界中分子原子、基本粒子的運(yùn)動，以及大量電磁現(xiàn)象、光學(xué)現(xiàn)象及過程一般都比較復(fù)雜，無論是分析物理過程的本質(zhì)規(guī)律性，還是解決處理復(fù)雜的實(shí)際物理問題，都是比較困難的。那么怎么辦呢？筆者認(rèn)為：采用適當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ蛠矸治?，有效發(fā)揮物理抽象思維的作用，幫助學(xué)生達(dá)到解決問題的效果。模型思維方法是指建立同對象客體（原型）相似的模型來模擬原型，借以揭示對象客體的本質(zhì)與規(guī)律的思維方法。例如滬科版八年級下學(xué)期課本上也展示出了盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型，先讓學(xué)生觀察圖形，中間的表示原子核，外圍的表示電子在那一范圍運(yùn)動的概率。在講到原子核半徑很小，它的數(shù)量級只有10-15米時，引入如果將它與乒乓球相比僅僅似一個針尖；若與地球相比，就似一個乒乓球。學(xué)生都睜大眼睛，很驚訝，表明他們在思考，發(fā)揮自己的想象力去感知其大小。

建立這一物理模型，物理教學(xué)再也不是純粹地記憶知識，而是理解，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，讓他們自己理解消化，從而在頭腦中形成概念，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。在教學(xué)、學(xué)習(xí)中應(yīng)注意從這個方面發(fā)展物理思維能力。

在課堂教學(xué)中，我們經(jīng)常會用實(shí)物、圖片、多媒體等方式，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)感性認(rèn)識。這其中就會牽涉到物理模型的塑造。如在講到牛頓第一定律時，要做一個斜面小車實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生創(chuàng)造一個感性認(rèn)識，建立一個正確物理模型，幫助理解，學(xué)會分析實(shí)驗(yàn)，共同推出牛頓第一定律，在這基礎(chǔ)上更好地理解運(yùn)動和力的關(guān)系，在頭腦中形成關(guān)于運(yùn)動和力的關(guān)系的正確模型。

在講到“小粒子和大宇宙”一章中，“宇宙由物質(zhì)組成，物質(zhì)由分子構(gòu)成，分子又有單分子和雙分子之分，分子由原子構(gòu)成，原子又包括原子核和電子，原子核由帶正電荷的質(zhì)子和顯中性的中子構(gòu)成……”這么一連串的知識，學(xué)生聽得都云里霧里。在這種情況下，我們可以通過畫一幅結(jié)構(gòu)圖，分別一層一層地展開講解，建立圖形，并加帶的實(shí)物，有專門的石墨模型、自己搭的水分子結(jié)構(gòu)模型、氧氣模型等。水由水分子組成，氧氣由氧分子組成，通過教師的引導(dǎo)與構(gòu)建的模型，學(xué)生不難觀察出水分子有兩種原子組成，即氫原子和氧原子，物理學(xué)中稱這種由兩種或兩種以上的原子組成的分子為雙分子。而氧分子僅有一種氧原子組成，即單分子。接著觀察石墨、金剛石、足球烯模型，思考屬于哪類分子。這樣，化抽象為具象，學(xué)生有了直觀認(rèn)識，理解起來就輕松多了。

對于“走進(jìn)微觀”這一章的分子是否能夠再繼續(xù)分的問題，可以設(shè)計(jì)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，用塑料尺與自己的頭發(fā)摩擦后去靠近被撕好的輕小紙屑，觀察現(xiàn)象：輕小紙屑被吸起來，學(xué)生分析：塑料尺經(jīng)過摩擦后帶電了。通過這個實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以明白原子是還可分的，并通過自己實(shí)驗(yàn)得到了證明。觀察盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型圖可知，電子在原子核外呈高速運(yùn)動，經(jīng)摩擦后就脫離了原子核對它的束縛，電子呈負(fù)電荷，原子核呈正電荷，整個物體就帶正電。

物理概念和規(guī)律多為抽象，但其在內(nèi)容上則是具體的、客觀的。在學(xué)習(xí)這一過程時，可以利用一些形象性的模型去幫助學(xué)生理解和掌握知識。如形象化的語言：電路——回形針，電流——自來水……還可用模型圖來形象表示出物理模型，通過黑板上畫簡單的圖或者借助多媒體，幫助學(xué)生理解記憶，像這樣的情景圖模型有很多。平時要多搜集，例如在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的教學(xué)時，可以用班級模型來說明固態(tài)，把學(xué)生看成固態(tài)分子，上課時，大家都井然有序地坐在自己的座位上，就好像是固體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。對液態(tài)，可用“放羊模型”來描述：被放牧的羊群，彼此間有一定的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，但仍然是一個集體。對氣體模型就比較多了，比如放學(xué)后，學(xué)生各回各家，又如放假學(xué)生都到各地游玩。通過形象模型建構(gòu)，學(xué)生就能加深理解了。

此外，構(gòu)建物理模型還應(yīng)該抓大放小。比如在“探究二力平衡的條件”時，先提出猜想，其次建構(gòu)模型，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再歸納總結(jié)。將卡片上的兩根線跨放在支架的滑輪上，并在兩個線端分別掛上鉤碼，使作用在卡片上的兩個拉力方向相反，且在一條直線上。當(dāng)卡片平衡時，從鉤碼質(zhì)量看，卡片兩邊所受的拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過卡片的重力，所以將其忽略不計(jì)。撇去次要的，建立一個物理模型進(jìn)行分析，學(xué)會運(yùn)用物理抽象思維，對由觀察實(shí)驗(yàn)所獲得的感性材料進(jìn)行比較、分析、綜合、歸納和概括，抽象出反映事物主要因素和本質(zhì)特征的物理模型。

近幾年來，中考出現(xiàn)了比較多的與實(shí)際生活生產(chǎn)相聯(lián)系的題型，這正體現(xiàn)了“貼近學(xué)生生活，符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)”“物理知識來源于生活，物理知識運(yùn)用于生活”“讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法”的學(xué)科核心價值觀。課程中要盡可能多地利用身邊的物理知識，培養(yǎng)學(xué)生物理模型思維能力，很好地幫助學(xué)生理解和掌握知識，并運(yùn)用于生活實(shí)踐。模型思維作為物理思維的支柱之一，并不是一種孤立的思維方法，它需要物理觀察思維、實(shí)驗(yàn)思維、分析和綜合思維相結(jié)合。為此，作為站在物理教育工作舞臺上的我們，要應(yīng)該重視加強(qiáng)培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的物理模型思維能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜 靜.淺談物理模型在物理教學(xué)中的運(yùn)用[J].大連教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（1）.

[2] 呂國慶.物理模型的建構(gòu)在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用[J].新課程（中學(xué)），2015（2）.

（作者單位：安徽省合肥市南園學(xué)校 230000）