基于物理模型的中學(xué)物理教學(xué)策略分析

馬馳 馬菊梅

摘 要：在初中物理教學(xué)過程中，物理與生活實際有著密不可分的聯(lián)系，而物理學(xué)科由于自身的特殊性，具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)難度。而物理模型則能夠?qū)⑽锢碇R形象化、具體化，進(jìn)而使得知識內(nèi)容更加簡單和便于理解，促使學(xué)生從表層入手把握事物本質(zhì)。文章通過模型應(yīng)用意義以及應(yīng)用策略兩個方面，對如何利用物理模型開展初中物理教學(xué)進(jìn)行了分析，并提出了一定的建議。

關(guān)鍵詞：初中物理;物理模型;策略方案

在初中物理教學(xué)過程中，教師通過物理模型的方式進(jìn)行教學(xué)，并引導(dǎo)學(xué)生利用物理模型的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，能夠?qū)⒊踔形锢碇R中的教學(xué)難點和重點進(jìn)行突出體現(xiàn)，幫助學(xué)生進(jìn)行理解。相對于其他課程來說，物理學(xué)科具有一定的抽象性和復(fù)雜性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往會受限于自身的思維水平和認(rèn)識能力，在知識接收的過程中具有一定的困難。而教師如果能夠充分利用物理模型來進(jìn)行教學(xué)，通過模型將知識內(nèi)容形象化、直觀化，則能夠有效地引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理規(guī)律、掌握物理內(nèi)容，進(jìn)而取得良好的學(xué)習(xí)效果。

一、 物理模型的應(yīng)用意義

（一）物理模型的思維方式

在物理模型的構(gòu)建過程中，首先就需要能夠?qū)ΜF(xiàn)實現(xiàn)象進(jìn)行深入思考，物理模型問題的探索以及研究與生活實際有著密切的聯(lián)系。在極大程度上，可以認(rèn)為物理模型的構(gòu)建是一種對于本質(zhì)的追求，而對于其中的次要因素則會采用忽略的方式。在利用物理模型進(jìn)行物理問題的解決和知識的簡化時，首先就需要從原有的實際問題中抽象出一個物理知識，進(jìn)而來將該問題或該知識的根本性質(zhì)進(jìn)行呈現(xiàn)和表達(dá)，該種方式就是物理模型的思維方式和思考角度。

（二）物理模型的主要特征

在構(gòu)建初中物理模型的過程中，首先就需要把握目標(biāo)內(nèi)容的主要因素，主要因素即意味著研究過程的主要問題和主要內(nèi)容。在研究的過程中，通過某一種知識處理方式來對相應(yīng)的知識內(nèi)容的呈現(xiàn)規(guī)律或應(yīng)用規(guī)律進(jìn)行探尋和研究。進(jìn)而在此基礎(chǔ)上利用不同的方式將該內(nèi)容由一般性轉(zhuǎn)向普遍性，促使內(nèi)容能夠更加直觀和易于理解。同時，在利用物理模型進(jìn)行知識構(gòu)建和知識簡化時，需要有較強(qiáng)的專業(yè)知識作為基礎(chǔ)，在這個過程中不僅能夠?qū)⒛繕?biāo)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式變得更加直觀以及形象，還能夠利用邏輯推理的方式來對事物的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行驗證和探索?；诖?，可以認(rèn)為物理模型是來源于現(xiàn)實的，但是卻又高于現(xiàn)實，它是一種科學(xué)的抽象性思維的表現(xiàn)方式和表達(dá)形式，物理模型在經(jīng)過一定的嚴(yán)密和周詳?shù)尿炞C之后就能夠呈現(xiàn)出一定的事物發(fā)展規(guī)律和變化軌跡。

二、 物理模型的應(yīng)用策略

（一）利用類比物質(zhì)進(jìn)行物理模型構(gòu)建

在物理學(xué)習(xí)過程中，類比法是理解物理知識和物理概念的重要方式，它能夠有效地將物理問題形象化和具體化，進(jìn)而使得原本復(fù)雜難懂的問題更加具有條理，便于將問題與學(xué)生學(xué)過的知識進(jìn)行聯(lián)系和融合，進(jìn)而提升學(xué)生的物理問題解決能力和處理能力。在物理模型的建立過程中，教師通過引導(dǎo)學(xué)生利用類比物質(zhì)進(jìn)行模型建立，能夠有效地提升模型的直觀性和形象性。同時，在初中物理的教學(xué)過程中，存在著部分具有較強(qiáng)的抽象性的物理現(xiàn)象以及物理規(guī)律，在教學(xué)過程中，受限于這部分知識的抽象性，教師很難將這些知識內(nèi)容直接呈現(xiàn)在學(xué)生面前，而教師如果能夠引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中利用一定的物理模型來進(jìn)行類比，則能夠幫助學(xué)生迅速建立合理的物理模型內(nèi)容，進(jìn)而使得知識更加易于理解，便于學(xué)生掌握較為抽象的物理現(xiàn)象和物理規(guī)律。

例如，在教學(xué)“電壓和電流”的相關(guān)內(nèi)容時，學(xué)生普遍對電壓和電流較為陌生，沒有一個較為完善的概念，因此教師就可以通過引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系自身熟悉的水流和水壓來進(jìn)行物理模型的建立，相對于電壓和電流，學(xué)生更容易理解水壓和水流，教師通過利用水壓、水流來類比電壓和電流，則能夠幫助學(xué)生快速建立電壓以及電流的物理模型，并理解相應(yīng)的知識內(nèi)容。如在教學(xué)“電壓”和“電流”這一部分知識時，教師可以先利用類比法來為學(xué)生講解電流形成的原因和電壓形成的原因。首先，教師可以為學(xué)生進(jìn)行一個演示實驗：有A、B兩杯水面高度不同的水，在水杯底下有一個導(dǎo)管將兩杯水進(jìn)行連接，軟膠管中間用卡子卡住，在B容器與軟管的連接處放置一個小型齒輪，當(dāng)把卡子打開后，水從A容器流向B容器，齒輪也隨之轉(zhuǎn)動，當(dāng)A、B容器水面相平后，水停止了流動，齒輪也停止運動。在這個過程中，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)“A、B兩杯水面高度不同是形成水流沖轉(zhuǎn)齒輪轉(zhuǎn)動的原因”，在這里，教師就可以進(jìn)行引導(dǎo)：“當(dāng)水面相平后，水就停止了流動，想要讓水能夠進(jìn)行持續(xù)性的流動，就必須要利用抽水機(jī)將B杯中的水抽取一部分到A杯，使得兩杯水面能夠形成一定的液面差。我們將這一個過程與電路相聯(lián)系，同學(xué)們想到了什么呢？”學(xué)生：“電壓就好像由液面差形成的水壓，而電流則是水流?！倍螅處熆梢猿鍪绢惐葓D引導(dǎo)學(xué)生對兩者的類比過程有一個更加清晰的了解，如：

并在這個過程中促使學(xué)生理解“在電路中是電壓使電路中形成了電流，而電源則是提供電壓的裝置”。接下來，教師可以通過演示小燈泡發(fā)光實驗，引導(dǎo)學(xué)生形成“電壓使電路形成電流，電源是提供電壓的裝置”的物理理念。教師可以先利用不同節(jié)數(shù)的干電池為同一小燈泡供電，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生觀察燈泡亮度的變化，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)燈泡兩端的電壓越高，小燈泡就越亮。而后在此基礎(chǔ)上，教師再演示用一個手搖發(fā)電機(jī)為一個小燈泡通電的實驗，通過改變手搖的快慢，小燈泡的亮度也隨之發(fā)生改變。如此，在這個過程中學(xué)生就能夠?qū)﹄妷河幸粋€清晰的理解。

（二）利用虛擬模型進(jìn)行物理模型構(gòu)建

所謂的利用虛擬模型構(gòu)建物理模型，就是在將某一知識點轉(zhuǎn)化為物理模型的過程中，根據(jù)一定的需要以及可能通過假設(shè)想象的方式，虛擬出一個模型的過程，進(jìn)而促使問題能夠得到切實的解決。在利用虛擬法構(gòu)建物理模型時，教師需要先引導(dǎo)學(xué)生從實際的物理問題出發(fā)，進(jìn)而找到問題的突破口，并對相應(yīng)的物理情境進(jìn)行模擬和模型構(gòu)建。相對于其他方法來說，利用虛擬法進(jìn)行模型構(gòu)建能夠幫助學(xué)生快速準(zhǔn)確地找到問題的關(guān)鍵點，進(jìn)而以此為突破口進(jìn)行知識理解和解題。同時，利用虛擬法進(jìn)行模型構(gòu)建，引入一個原本是虛擬的物質(zhì)結(jié)構(gòu)或者物理過程，能夠?qū)⒃静淮嬖诘膬?nèi)容利用模型的方式構(gòu)建出來，進(jìn)而使得研究更加方便和形象。

例如，在教學(xué)“光學(xué)”的相關(guān)知識內(nèi)容時，以“光的反射”和“光的折射”為例，為了能夠便于對光的反射和折射進(jìn)行描述，物理學(xué)家引入了“光線”這一概念，以此來使得光的研究能夠更加直觀和方便。在教學(xué)“光的反射”和“光的折射”的過程中，教師可以先提問：“如果一束光線射入到鏡子上會發(fā)生什么？”而后用鏡子和激光手電進(jìn)行實驗，能夠發(fā)現(xiàn)“光線轉(zhuǎn)彎了”。在這個過程中，教師就可以畫出一條入射光線，引導(dǎo)學(xué)生對光發(fā)生反射時的情況進(jìn)行模擬和模型建立，學(xué)生在經(jīng)過思考后，將反射光線畫出，如：

教師由此可以對光的反射規(guī)律進(jìn)行講解，并引導(dǎo)學(xué)生理解其中的各個物理名稱，如反射光線、入射光線、法線等內(nèi)容。在教學(xué)了基本的光的反射和折射的知識內(nèi)容后，教師可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣购脱由欤缭谶@一題中，打臺球是很多人喜歡的運動，如圖甲是打球過程中某時三個球的狀態(tài)，請你運用光學(xué)知識畫出打擊A球擊中C球進(jìn)袋的示意圖（注：若碰擊B球要罰分）。

而后教師就可以引導(dǎo)學(xué)生利用光的反射和折射的規(guī)律來對兩點間的路線進(jìn)行確立，解決問題。如圖所示：

將AO、DO分別作為入射光線和反射光線，通過建立光的反射和折射模型解決問題。

（三）利用演示實驗構(gòu)建物理模型

在物理課程教學(xué)過程中，物理作為一門在觀察和實驗的基礎(chǔ)上發(fā)展開來的課程，在教學(xué)過程中就離不開實驗和觀察。同時，通過開展物理實驗為物理知識以及物理概念的建立和發(fā)展奠定了一定的現(xiàn)象基礎(chǔ)，通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗，能夠促使學(xué)生在腦海中形成一定的物理概念和構(gòu)建物理模型。在生活中，存在部分物理概念以及物理規(guī)律很難為學(xué)生所感知，因此在學(xué)生對這部分內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)識時，就缺少一定的中介物，而實驗內(nèi)容就能為學(xué)生提供這一媒介，促使學(xué)生更好地認(rèn)識知識內(nèi)容。

總而言之，在初中物理的素質(zhì)教育過程中，對學(xué)生的實踐能力和實際研究能力提出了更高的要求，而物理模型剛好契合了這一教學(xué)要求。通過物理模型能夠幫助學(xué)生更好地理解物理問題，把握物理規(guī)律，認(rèn)識物理現(xiàn)象，是重要的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式。合理利用物理模型來開展教學(xué)，不論是對于教師還是學(xué)生都具有重要意義。

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作者簡介：

馬馳，馬菊梅，江蘇省淮安市，淮安市欽工中學(xué)。