建構(gòu)物理模型 培養(yǎng)解決問題能力

邵 靚

(江蘇省常熟市淼泉中學 215500 )

初中是學生第一次接觸到物理學科的時期，抽象的物理概念和難懂的物理知識對于學生理解物理、感悟物理造成了一定的困難.因此，直觀且簡潔的物理模型在這個階段就顯得極為重要.通過建構(gòu)物理模型，學生對很多問題迎刃而解，解題效率也得益大幅提升.但物理模型的構(gòu)建是有邏輯和順序的，更要循序漸進，這就要求我們教師在平時的教學中，通過科學有效的方法，巧妙的進行滲透.

一、對象模型，忽略次要因素

要想建構(gòu)模型，我們首先得清楚研究對象.同時，一個研究對象并不只有單方面的特點，更多時候會有很多研究方向.因此，這時候我們就需要引導學生忽略其次要因素，才能迅速建構(gòu)對象模型.

初中階段，物理教學是按照“聲、光、熱、力、電”的知識體系完成的.在教學過程中，這些內(nèi)容都或多或少地突破了學生對于其原本的認知.在八年級上冊第四章，教材分別從光的直線傳播、光的反射和平面鏡成像等方面對“光現(xiàn)象”進行了探討.筆者在教學中準備了小鏡子和激光筆.通過將激光筆照在鏡子中，不斷調(diào)整鏡子的方向和位置，讓大家在墻上看到不同位置的紅點.同時，我還讓大家通過激光筆和鏡子自行嘗試進行紅點的控制和調(diào)整，感受光線變化的規(guī)律.至此，向大家提出了一個問題：大家認為光線的傳播是有規(guī)律的、可控的嗎？大家的答案是肯定的.那么，為什么日常生活中我們對此沒有感受呢？大家思考了一段時間，得出了相對合理的結(jié)論：現(xiàn)實生活中的光源是非常復雜的，大家互相制約和影響，所以光線的特點很難顯示出來.課堂的最后，我做了一個小小的總結(jié)：任何物質(zhì)本身的運動和變化都是有規(guī)律和邏輯的，我們在探究過程中一定要想辦法將其特點放大，才能突出主要因素、忽略次要因素，進而得出“光線模型”的結(jié)論.

生活中的各種現(xiàn)象都是可以用科學解釋清楚的，但由于大家對此早已習慣，因此很難從這個怪圈跳出來.我們教師要做的就是引導學生開始注意日常生活中的科學現(xiàn)象并學會探究，善于從紛擾的事物中提煉出有價值的信息，摒棄無用的干擾因素，加以甄別，這樣才能有效建立對象模型，為建構(gòu)正確的模型奠定正確的基礎(chǔ).

二、條件模型，忽略所處條件

像光線一樣，生活中別的問題也會被各種各樣的因素所影響.研究起來，如果沒有取舍，不僅會費時費力，得出的結(jié)果也很可能會有很大的偏差.因此，我們一定要教會學生根據(jù)所求問題進行條件的判斷和取舍.

在物理語言表述中，經(jīng)常會出現(xiàn)有“光滑面、輕質(zhì)桿、輕繩”等情況，這就是條件模型的體現(xiàn).在這些所給條件中，本身就已經(jīng)忽略了條件中一些摩擦力和重力等不重要的條件.那到底哪些應該列入考慮而哪些條件又該舍棄呢？在“簡單機械”一章中，我們學習了杠桿的知識.按理來說，杠桿原理并不能簡單歸納到力矩的平衡上，因為杠桿本身的重力對平衡結(jié)果也有很大的影響.但初中階段的課程標準對學生的要求并沒有這么高，主要目的還是了解力矩的平衡原理.因此，我讓同學們通過動手操作與實踐進行了探究.在實驗室擺好儀器后，我讓大家不斷改變杠桿的中間位置和兩邊砝碼的重量，探究平衡時力矩和力臂的特點.進行多組實驗后，我讓大家共享實驗數(shù)據(jù).通過這么多份數(shù)據(jù)，同學們也都得出了結(jié)論：砝碼相比與杠桿的重量越大，平衡條件就越接近于所學的杠桿原理.所以說，直到現(xiàn)在，大家才真正明白物理語言中“輕質(zhì)桿”的真正含義.

不僅僅是杠桿原理，在別的內(nèi)容中同樣有條件模型的建立.如機械運動中的光滑面和簡單機械中的輕質(zhì)滑輪等.在這些內(nèi)容的學習過程中，教師一定要讓學生真正理解哪些條件應該忽略以及忽略的原因，學生才能學會條件模型的建立.

三、過程模型，忽略具體過程

研究物體時，除了對象和條件，運動過程同樣應該得到重視.在實際過程中，物體被各種因素影響，運動一定是會有偏差的.但這種偏差不可控也很難測量和計算.因此，學會忽略中間過程且進行過程模型的建立，是非常有必要的.

在“機械運動”一章中，我們共同探究了用速度描述物體運動的快慢以及平均速度的測量.這一塊內(nèi)容我是以百米運動員在賽場上的成績?yōu)槔M行講解的：小明在參加百米賽跑過程中，前70米用了9秒，最后30米沖刺階段用了3秒，請描述小明的速度變化并求出他這一段路程的平均速度.由于過程模型意識還不強烈，學生們對于這道題并沒有一個正確的總體思路，總是在拘泥于一些細節(jié)：前70米過程中小明的速度是否有所變化、小明在跑步過程中是否相對跑到有所偏移導致路程增大等.接下來我對學生提出的問題做出了具體的解釋：首先，小明的運動不可能是恒定的，但沖刺階段一定比前面的階段速度要快；第二，直線運動中些許的偏移一定是有的，但在整個過程中占比很小，足以忽略；最后，這一類細小的因素是數(shù)不完的，一定要學會忽略，不然計算也很容易出錯.最后，大家也理解了過程模型，對我提出的問題做出了正確的解答：小明前面階段的運動速度小于沖刺階段，整個運動過程的平均速度為100÷12=8.3米每秒.

勻速直線運動是一種對現(xiàn)實運動的理想化提煉，更是一種理想化模型，這樣一種模型的建立需要我們教師在平時的教學中潛移默化的引導學生，讓學生學會對日常身邊熟悉的物理現(xiàn)象進行加工取舍，提煉其中最核心的關(guān)鍵.對此，教師一定要對學生思維進行重塑，有整體觀念，不拘泥于細枝末節(jié)，這樣才能在點滴之間促進學生建構(gòu)起正確的模型.

總之，抽象的物理知識和復雜的物理過程對初中學生來說具有一定的困難，也無疑會影響學生的學習自信.但通過幫助學生樹立模型意識，引導學生對物理模型進行構(gòu)建解讀，學生的思維會更加直觀，解題也會更加流暢，學生的物理能力也會在在潛移默化中得以提升.