建模思想在初中物理教學中的滲透探討

王遠偉

寧陽縣實驗中學 山東 泰安 271400

引言

吉爾伯特認為物理學是研究物理現(xiàn)象與規(guī)律的自然科學,而科學研究本身便是不斷應用建模來解決問題的過程。一直以來,建模思想在初中物理教學中得到廣泛深入的應用,可以說物理中最常見的問題,如碰撞、運動、拋物等都可以運用建模來構造實際場景,使物理知識具體可感,有利于學生的理解。在初中物理教學中深入滲透建模思想,有利于幫助學生明晰物理知識,并將抽象的物理知識學習化難為易、化抽象為具體、化陌生為通俗,最終提高課堂教學效果并提升學生應用物理知識解決問題的能力。

一、建模思想在初中物理教學中的作用與意義

(一)幫助學生深入理解物理問題。學生在初中物理學習中容易遇到這樣的問題：對知識能夠有效理解,但就是無法解決與知識有關的物理題目,其根本原因是對知識的理解還不夠到位,或無法從應用的角度深入地辨析題目中的問題。在教學中積極融入建模思想,能夠使學生分析問題、解決問題的能力得到顯著提高。尤其在教授某些較為抽象、復雜的知識時,引入建模思想,可以一定程度上將知識化難為易,化抽象為具體。例如,在學習光源、光的反射與折射這一部分的知識時,如果只對光的特點進行知識性的灌輸,學生需要具備很強的抽象思維能力才能深刻理解,而教師通過運用光、凹透鏡、凸透鏡構造物理模型,就可以有效地增強物理知識的直觀度,讓學生更容易理解光的特點,從而能更加輕松地應對這一部分知識的應用問題。

(二)提高學生利用物理知識解決問題的能力。教師采用的物理模型應當經(jīng)過反復的實驗下的總結與改進,學生可以在觀察物理模型的建立中體會到科學探索的復雜與艱辛,為學生形成科學的物理探索素養(yǎng)打下基礎,學生也可以在這個過程中提高應變能力、邏輯思維能力與運用物理知識解決問題的能力。

(三)提高學生的創(chuàng)新能力。教師通過在物理建模中不斷探究、歸納、總結,能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維,也能夠讓學生在教師的悉心指導下體驗到學習的樂趣,充分感受物理的魅力,培養(yǎng)對物理學習更強烈的學習興趣。

二、建模思想在初中物理教學中滲透的應用措施

(一)利用建模思想模型化物理現(xiàn)象,促進學生對物理現(xiàn)象的理解。物理是一門應用性很強的學科,但在實際教學中,許多學生僅僅是為了追求考試成績而學習物理,對于物理知識與現(xiàn)實的緊密聯(lián)系理解不深,也造成解決物理問題的思維較為死板、應試化,不利于學生科學的物理素養(yǎng)的形成。教師在初中物理的教學中建立物理模型,將物理知識與學生的實際生活結合在一起,并通過更加直觀的方式對物理知識進行分析與辨析,能夠?qū)⒔滩膬?nèi)容與實際生活緊密結合,讓學生意識到物理知識與實際生活息息相關,從而提升學習物理知識的興趣。

如在學習《汽化和液化》一課中,教師可以利用實驗的方式模擬汽化現(xiàn)象,如用酒精燈加熱水至沸騰,當水溫接近90度時可以安排學生每一分鐘記錄一次溫度并制作水沸騰時候的溫度與時間關系的曲線圖,讓學生深刻理解沸騰是一種在一定溫度下同時發(fā)生在液體內(nèi)部與表面的汽化現(xiàn)象,提升學生的課堂積極性與科學探索的欲望。

(二)利用建模思想模型化物理規(guī)律,提高學生對物理規(guī)律的理解。有一部分物理定律乍看上去是與實際情況不符的,如牛頓的第一定律,學生在課堂上或許會就此產(chǎn)生迷惑,教師可以利用物理規(guī)律模型化的教學手段,通過對模型的探究讓學生自己體驗、論證物理規(guī)律,從而更加深刻地理解物理規(guī)律。

牛頓第一規(guī)律認為,如果沒有外力的作用,物體將保持靜止,或做勻速直線運動。而在實際現(xiàn)實中并不存在不受外力作用的物體,因此如果不進行實驗探究,學生無法對這條定律產(chǎn)生直觀的認識,或許也會對牛頓第一定律產(chǎn)生懷疑,因此教師可以通過建立物理模型來實證“力是改變物體運動狀態(tài)的原因,還是維持物體運動狀態(tài)的原因?”這一問題。首先,教師可以利用“真空實驗”證明阻力的存在與阻力產(chǎn)生的作用,其次,教師可以在課堂上采用“滑坡實驗”的方式假設不存在阻力作用,讓學生探究小車是否會停下。通過物理模型展開這樣的實驗,能夠讓學生主動轉入對物理模型的思考之中,也能提高物理知識在學生心中的可信度,促進學生對物理規(guī)律更深入的理解。

(三)利用建模思想模型化物理問題,提升學生的解題能力。首先,教師應當在課堂中引導學生對物理模型產(chǎn)生深入的認知與理解,讓學生知曉任何物理習題都是根據(jù)物理規(guī)律、物理模型的設計構成的,因此通過找尋物理習題中事物的聯(lián)系,能夠快速找到解決問題的思路。其次,教師也應當在課堂中注重對物理模型的挖掘,從而有效地培養(yǎng)學生的物理解題思維。

例如這道題：如圖,木棒與圓木之間不滑動,以地面為參照物,當圓木向前方滾動1M時,求上方的木棒向前滾動的距離?

本題如果學生單就題目中的圖片進行思考,很難得出正確結果,此時建模思想在解題中的應用作用就已十分明顯：可以將圖中的裝置建模為一個動滑輪,即木棒是動滑輪中的細繩,圓木是動滑輪中的滑輪,則可以簡單地得出木棒向前移動的距離為2 M,這就大大提升了解題的效率。

通過這樣在實際問題中滲透模型思想,學生能夠輕松地發(fā)現(xiàn)題目中事物之間的物理聯(lián)系,將問題與物理模型進行轉化。教師在課堂教學中應當有意地將物理建模思想滲透給學生,讓學生高效解題、輕松學習。

結語

物理建模思想是物理教學中嚴密而科學的一種思維方法,將教學內(nèi)容與建模思想結合起來,可以提升學生學習物理的興趣,培養(yǎng)學生科學的物理思維,提高學生利用物理知識解決實際問題的應用能力。教師應當積極帶領學生體驗物理建模,領悟這種科學的思維過程,最終促進學習效果的提升。