高中物理模型構(gòu)建教學(xué)的實(shí)踐探究

覃金林

◆摘? 要：物理學(xué)一直是自然科學(xué)類的領(lǐng)軍科目，這是對自然之謎的真相的邏輯理解，這是人堅(jiān)持不懈地尋找的結(jié)果通過教學(xué)的方式教給學(xué)生。但是能夠很好的表達(dá)出物理學(xué)各學(xué)科現(xiàn)象的方法就是構(gòu)建物理模型，然后通過構(gòu)建的物理模型，就可以將抽象的問題變得具象化，讓學(xué)生對疑難問題有一個(gè)更加清晰的理解和認(rèn)知，本文我將針對在高中物理教學(xué)構(gòu)建模型所長產(chǎn)生的積極作用做一個(gè)簡單的陳述。

◆關(guān)鍵詞：高中物理;模型;構(gòu)建教學(xué)

大自然蘊(yùn)含著無窮無盡人類尚未了解的神秘，而物理學(xué)就是探求大自然中物質(zhì)的客觀運(yùn)動(dòng)，從而揭示大自然的奧秘。在研究無法直接通過視覺觀察的事物時(shí)往往會采用模型將事物具象化、可視化，高中物理建模教學(xué)就是基于這樣的理論，在物理教學(xué)中教導(dǎo)學(xué)生使用模型來解決不可視、抽象的問題，從而培養(yǎng)學(xué)生自助建模能力，幫助學(xué)生解決物理學(xué)及以后學(xué)習(xí)生活中的一系列抽象問題。

一、學(xué)習(xí)物理的重要意義

物理學(xué)是其他自然學(xué)科的研究基礎(chǔ)，物理學(xué)研究的是一切物質(zhì)的最基本運(yùn)動(dòng)形式和發(fā)展規(guī)律，是人類對自然無限的探究，是人類對自然規(guī)律的總結(jié)，是概括經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)理論認(rèn)知。物理學(xué)具有六大特質(zhì)：真理性、和諧統(tǒng)一性、簡潔性、對稱性、預(yù)測性、精巧性。物理學(xué)是通過對物質(zhì)運(yùn)動(dòng)客觀規(guī)律的總結(jié)揭示自然界的奧秘。物理學(xué)用相對論統(tǒng)一了時(shí)間、空間，用光的波粒二象性統(tǒng)一了粒子性和波動(dòng)性。通過麥克斯韋電磁理論實(shí)現(xiàn)了電與磁的統(tǒng)一。物理學(xué)是用簡潔語言總結(jié)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，通過對物質(zhì)已知運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的推算預(yù)測未來運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，而且通過物理學(xué)精巧的實(shí)驗(yàn)會發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的客觀運(yùn)動(dòng)和發(fā)展規(guī)律其實(shí)是具有一定的對稱性，比如正負(fù)電極，比如作用力與反作用力等。物理學(xué)是人類探求大自然奧秘的基礎(chǔ)學(xué)科和重要工具。

二、物理模型意義及作用

物理學(xué)是自然學(xué)科的一種，是揭示大自然規(guī)律本質(zhì)的學(xué)科。高中物理主要教學(xué)目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識并學(xué)會常用的物理研究方法。相比初中物理，高中物理的知識難度是幾何級增長的，會涉及很多抽象問題，不再像初中物理一樣可以在生活中找到模型，需要學(xué)生對抽象問題要有一定的想象力和分析能力。高中物理模型就是將一些抽象的，文字描述不直觀的實(shí)驗(yàn)、原理用模型的方式展現(xiàn)出來，讓學(xué)生能直觀、方便地理解抽象問題。物理建模通常具有一定的趣味性，能很好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且物理建模是將科學(xué)研究與模型合二為一，是培養(yǎng)學(xué)生探求物質(zhì)科學(xué)本質(zhì)的有效方式。

三、高中物理教學(xué)模型構(gòu)建方法

高中物理學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容有牛頓萬有引力定律、動(dòng)量定律、動(dòng)量守恒定律、光的本性、能量守恒定律、分子運(yùn)動(dòng)理論等。在學(xué)習(xí)這些抽象的知識時(shí)有些現(xiàn)象無法直觀地給學(xué)生介紹，這時(shí)就需要構(gòu)建物理模型。

（一）類比

在物理教學(xué)中，有的實(shí)驗(yàn)之間是存在共通性或者相似性。所以可以采用這種關(guān)聯(lián)的物理特性來構(gòu)建物理模型。比如光和聲都具有折射反射屬性從而推斷出光具有波動(dòng)性，最終得出光的波動(dòng)理論。通過對抽象現(xiàn)象同屬性實(shí)驗(yàn)推演證明抽象現(xiàn)象也具有直觀實(shí)驗(yàn)屬性，是物理教學(xué)、研究中常用的教學(xué)方式。

（二）抽象

抽象建模方法是指在理想環(huán)境理想條件內(nèi)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，然而現(xiàn)實(shí)中無法實(shí)現(xiàn)或者實(shí)現(xiàn)難度較大時(shí)通常會使用抽象的方法將不利因素剔除，只留下研究課題所涉及的條件。

（三）借代

在物理教學(xué)中會出現(xiàn)事物過于宏大，無法用實(shí)物展示，比如天體運(yùn)轉(zhuǎn)，或者事物過于微小，如分子、原子結(jié)構(gòu)，還有事物無法具象地展示出來，如光的波粒二象性等，需要通過構(gòu)建合理模型進(jìn)行同質(zhì)轉(zhuǎn)換，建立可視的物理模型，方便學(xué)生學(xué)習(xí)。

（四）假說

在物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中有些問題中的物體不能實(shí)際展示出來，比如客車在勻速運(yùn)動(dòng)，客車是非重要的實(shí)驗(yàn)元素，我們需要研究的是勻速運(yùn)動(dòng)的過程，這時(shí)我們可以將客車假想成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，這樣就可以方便實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?，簡化模型建立過程

四、高中物理教學(xué)模型構(gòu)建措施

在進(jìn)行高中物理模型的構(gòu)建前，教師可以通過指導(dǎo)學(xué)生，然后可以將學(xué)生進(jìn)行一個(gè)分組，對實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目做出假設(shè)，可以培養(yǎng)學(xué)生的舉一反三的思維能力，還有想象力，并構(gòu)建簡單物理模型。如教學(xué)能量守恒定律時(shí)，可以從生活中各種擺件中汲取靈感，制作物理模型。為了提高學(xué)生的認(rèn)知水平，要將物理教學(xué)的實(shí)驗(yàn)題材具象化，比如微小不可視的分子結(jié)構(gòu)，大到天體運(yùn)行，都要通過想象將其具化成物理模型。

五、優(yōu)化模型建構(gòu)方法

傳統(tǒng)的生物模型建構(gòu)大多是以實(shí)際的物質(zhì)材料為基礎(chǔ)的，比如泡沫、硬紙板、繩子等. 但是在現(xiàn)代化的科技支撐下，生物模型的構(gòu)建變得更加方便簡易. 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬出生物模型的三維動(dòng)畫，不僅畫面生動(dòng)形象，吸引學(xué)生的注意力，而且動(dòng)態(tài)性的展示更能抓住知識的要點(diǎn)，提高生物教學(xué)的針對性. 因此，高中生物教師應(yīng)該掌握計(jì)算機(jī)構(gòu)建模型的方法，并且在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的這一能力. 多媒體的教學(xué)方式也能夠配合好生物模型的構(gòu)建，比如在講解生命的起源、有絲分裂中染色體的變化過程等就可以采用 PPT 或者動(dòng)畫的方式進(jìn)行。

六、結(jié)語

目前，隨著我國時(shí)代的進(jìn)步，還有科學(xué)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，人們對自然科學(xué)的探索一直是無窮無盡的，物理學(xué)作為一門自然科學(xué)的一項(xiàng)重要的科目，一直以來受到了社會的普遍關(guān)注，所以，從小就需要打好學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，盡快的掌握了解物理學(xué)的建構(gòu)模式，能夠更好的幫助學(xué)生解決在學(xué)習(xí)的過程中所遇到的一系列問題，不斷地去探索隱藏在事物表面下的科學(xué)知識，提高綜合素養(yǎng)。不僅能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高，也能切實(shí)改善生物教學(xué)的成效. 因此，生物教師應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建模型的能力，在課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)等不同環(huán)節(jié)中落實(shí)模型構(gòu)建教學(xué).

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].武漢：華中師范大學(xué)，2012.

[2]戴永強(qiáng).高中物理教學(xué)中模型構(gòu)建與實(shí)踐[J].中學(xué)生數(shù)理化：學(xué)研版，2014（1）：7.

[3]賀凱祥.高中物理教學(xué)中物理模型的構(gòu)建與運(yùn)用研究[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2007.

[4]董博清.高中物理準(zhǔn)教師外源性知識結(jié)構(gòu)之研究[D].石家莊：河北師范大學(xué)，2010.