物理建模在初中物理教學中的作用與策略研究

蘇寅

摘要：初中物理在學生的學習生涯里起著承前啟后的作用，而物理建模教學對于提升初中生的物理核心素養(yǎng)也起著舉足輕重的作用。筆者基于初中物理建模教學的意義、初中物理建模教學現(xiàn)狀，提出了初中物理建模教學策略與建議：建模問題的選擇要精益求精;教學的過程要力求合作探究;建模方式要多樣化;建模教學要與實踐結合;建模教學要與信息技術相結合;建模教學要與大數(shù)據(jù)采集與分析相結合。

關鍵詞：初中物理 建模教學 策略研究

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

物理學科是一門需要抽象思維與邏輯思維的學科，對于學生的物理學習能力有很強的要求，由于很多因素影響，想要提升學生包含物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任等能力的物理學科的核心素養(yǎng)具有一定難度。而物理建模教學可以將物理知識化繁為簡，將抽象概念直觀化，對于處理物理教學中的重難知識點有很大的好處。本文就以培養(yǎng)初中物理學生的建模思維為基礎，來探討初中物理建模教學的策略。

一、初中物理建模的含義

（一）物理建模的特征

構建物理模型要基于現(xiàn)實中物理現(xiàn)象的深入考量，因為模型問題的探究是以生活為基礎的。物理模型可以簡單理解為在復雜的物理現(xiàn)象中，通過挖掘一個主題性的知識點，將本知識點進行問題化處理，通過忽略次要因素來追求原理本質(zhì)與解決問題。

在建模過程中，首要任務是挖掘目標內(nèi)容，然后來解決主要問題。那么將目標內(nèi)容進行直觀性簡化就需要教師極其專業(yè)的物理素養(yǎng)，選擇哪一種知識處理方式來解決問題、來探究規(guī)律就成為了教師與學生課堂的任務生成。最后與將主題型知識點進行普遍化，學生在參與過程中就會很容易利用邏輯推理來驗證事物的一般規(guī)律。

（二）初中物理建模教學的含義

物理建模指的是為了解決實際問題，利用工具手段將問題簡單化，并轉(zhuǎn)化為模型的具體過程。而初中物理建模教學是指初中物理學科通過課堂、課后等引導學生進行物理建模學習的過程與方法。一般情況下分為在實際情境中提出問題、科學建立物理模型、通過模型求解得出結果并分析、模型的檢驗等步驟。在初中物理建模學習中需要教師極其專業(yè)的技能與素養(yǎng)，同時考查學生的提出問題、分析問題、歸納總結、邏輯思維等能力。

二、初中物理建模教學的意義

首先，物理建模教學可以激發(fā)學生的學習興趣。隨著近些年學科新課改理念的落實，學生主體性得到發(fā)揮，使其在探索之中獲得真知灼見成為教學的重要任務。而物理建模教學基于實際問題的解決，可以讓學生在可以感知的生活中建立學習物理的動力，在學與用的結合下提升學生的解決問題的意識。

其次，物理建模教學可以為學生物理能力的提升帶來巨大的好處，建模能力是學生思維能力與物理能力的綜合體現(xiàn)，在理論與實踐相結合的學習過程中，物理的應用型成為了物理教學的主要指導，通過加強學生的能力培養(yǎng)，在一次次的鍛煉中，學生的物理基本功越來越扎實。而且建模教學具有一定的難度，學生在挑戰(zhàn)自我中強化知識，反思方法，總結經(jīng)驗，這樣才可以讓學生更加自信。

再次，初中建模教學可以為高中物理學習打下扎實的基礎。高中物理學習難度更大，如果初中學生在教師引導下強化建模思維，到了高中物理階段就會容易很多。

三、初中物理建模教學現(xiàn)狀

（一）教師方面

物理建模教學需要教師足夠的物理知識與綜合能力，更需要教師扎實的教學基本功與靈活的課堂生成技巧。這樣的話才可以將建模理論與建模方法全面而生動地傳達給學生。如果僅僅是知識的灌輸與概念的詮釋，僅僅在某一題中進行訓練，最終不但不會簡化物理知識，而且會增加學生的學習負擔與理解壓力。

而在現(xiàn)實教學中，一部分教師將物理建模作為拔高學學習的重要手段，但是沒有培養(yǎng)學生的建?；竟?，導致教學目標難以達成。有的教師依舊運用傳統(tǒng)的滿堂講授法，面對物理能力參差不齊的學生，往往會事倍功半。所以在現(xiàn)實教學中，教師要以自己的學生基本情況為前提，深度解讀建模教學的林林總總，將自己的教學水平不斷提高，利用教研的平臺、集體的智慧來打造優(yōu)質(zhì)的教師團隊。

（二）學生方面

物理建模需要學生的物理基礎極其扎實，要具有堅實的思考力與分析力。但是在現(xiàn)實中一部分學生基礎較差，在物理建模過程中即使理解了建模的步驟與思路，但是在計算中出現(xiàn)的問題也會讓學習更加吃力，逐漸的也會喪失建模的樂趣與興趣。其次，學生的思考力與分析力是物理的長期功夫，也是一部分學生的物理短板，那么他們面對建模學習就會難上加難。

四、初中物理建模教學策略與建議

（一）建模問題的選擇要精益求精

物理建模教學的前提是對于建模問題的選擇.教師要在了解學生學情的前提下，依據(jù)課標、教學目標、教學具體內(nèi)容來選擇建模的問題.盡量選擇與學生生活關聯(lián)性強，可以激發(fā)學生興趣的問題，通過調(diào)動學生的知識基礎進行合理科學的假設，然后建立模型.同時要考慮到問題難度的選擇，太難的建模問題會打擊學生的學習積極性.當然要立足學生的興趣點，可以將生活中的熱點問題或者熟悉的問題作為建模情境.

（二）教學的過程要力求合作探究

物理課堂要建立在以學生為主體的理念上，建模教學時要調(diào)動學生的學習欲望，引導學生熟知建模的步驟，通過課堂上建模案例分析來內(nèi)化學生的建模方法與技巧。將常見的幾類建模方法與思路傳達給學生，讓學生在實際應用中靈活轉(zhuǎn)換。同時課堂上要鼓勵學生合作學習，在自己假設情境、合作解決問題中、發(fā)散思維中舉一反三，一次不斷提升物理學習能力。

比如一些物理規(guī)律性的知識理解，有時似乎與實際所見的現(xiàn)象不同，老師可以借助他們對于生活現(xiàn)象與規(guī)律表達的看似不相符來進行模型化探究。通過學生一步步在模型中證實自己的判斷，或者糾正自己的誤區(qū)來達到物理規(guī)律的真正掌握。如學生在學習《牛頓第一定律》時，學生會有疑問，因為似乎與實際不符，為了讓學生理解，教師建立模型問題“力是改變物體運動狀態(tài)的原因還是維持物體運用狀態(tài)的原因？”，接著教師引導學生用理想化真空試驗來探究阻力的作用，然后讓學生合作進行滑坡實驗，在實驗中虛擬阻力如果不存在，讓學生探討小車的運動結果。整個建模過程與解決問題過程，通過學生的協(xié)作與探究，引導學生發(fā)揮主動性在思維認知的轉(zhuǎn)變下，拋開實際誤區(qū)，深刻理解物理規(guī)律。

（三）建模方式要多樣化

首先，構建模型可以運用類比法。類比法是指用生活中常見的、學生可以直觀感受到的事務來理解與之相似的物理原理或者物理定理。類比法就是想要將抽象難懂的物理知識與學生熟悉的具體物象進行關聯(lián)，學生在理解了生活化現(xiàn)象的基礎上來探究物理知識。面對學生不易理解的物理原理，如“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”。物理老師可以先讓學生理解電壓與電流的關系，可以用水壓與水流的關系來類比。這個類比關系里學生理解了后者模型中的道理，也就懂了前者的原理。當通過實驗學生明白了電壓就如同液面差導致的水壓，而電流就如同水流后，教師就很容易讓學生得出結論：水路類比電路，抽水機類比電源，閥門類比開關，水輪機類比燈泡。

其次，構建模型可以運用虛擬模型法。以光學知識點為例，老師可以引導學生立足于實際問題，在相應情境里，通過假設想象的方式建立一個虛擬模型，比如讓學生用激光手電照射到鏡子，發(fā)現(xiàn)光線轉(zhuǎn)彎的現(xiàn)象，為了直觀，教師用虛擬線條建立入射光線和直射光線的模型，學生在形象的模擬中就會理解光線的原理。

最后，利用生活化實驗構建物理模型。面對抽象的物理知識和高度概括的物理原理，學生很難理解。但是在實驗的過程與實驗參與中，學生就會很容易理解物理的知識。尤其是運用生活化的實驗，學生面對熟悉的事物，探索欲增強，對于知識的理解也會更有主動性。

（四）建模教學要與實踐結合

物理建模重在培養(yǎng)學生的應用能力，初中生正處于對于生活有著極其敏銳的觀察與適應階段，那么在課堂上培養(yǎng)學生的物理建模方法與思路的同時，也要引導學生在生活中實踐物理建模的綜合性，提升利用課堂所學知識解決實際問題的能力。同時教師要引導學生在學習中進行創(chuàng)新，在建模學習的反思中尋求最佳方案。當然可以借助物理建模來解決跨學科的實際問題。比如學生學習了光線的傳播后，就會明白入射光線與反射光線的位置關系，那么同樣的原理在生活中是常見的，比如打臺球的實質(zhì)就是這個原理的運用。球的運用路線就是最好的現(xiàn)實實踐。

（五）建模教學要與信息技術相結合

趣味性是初中物理教學課堂的突出特點，通過信息技術的使用，讓建模教學的趣味與知識合二為一。可以利用新媒體來創(chuàng)設建模情境。比如在學習慣性時，老師通過展示生活中汽車慣性的視頻、人行走時的慣性存在，或者一些生動的動畫視頻中慣性的體現(xiàn)，學生會更加愿意在這個興趣感染下主動探尋模型教學的過程與意義。

初中的的物理課堂，可以讓學生在豐富有趣的活動中了解建模教學的內(nèi)容與知識。教師要積極主動運用現(xiàn)代教學理論與現(xiàn)代信息技術來挖掘教學過程中的資源與設計，以此進一步優(yōu)化新型教學的探索。

（六）建模教學要與大數(shù)據(jù)采集與分析相結合

大數(shù)據(jù)是當下教育信息技術的重要資源，初中物理教師可以借助班級、年級等各類數(shù)據(jù)的采集與分析，制定出適合自己學生的教學內(nèi)容與教學方法。比如在建模預習環(huán)節(jié)，教師以微課的形式下發(fā)預習材料，再結合相關軟件的分析數(shù)據(jù)，可以精準得出建模學習中學生知識盲區(qū)及知識的難點，基于此制定對應的突破方式。通過精準教學，既節(jié)省了課堂時間，也更了解學生的知識盲區(qū)。再如建模教學后的知識反饋環(huán)節(jié)，教師通過大數(shù)據(jù)下班級學生的得分率、失分率可以明確學生在課堂學習中的漏洞，那么教師可以很有針對性的進行查漏補缺。同時也可以利用往屆學生的數(shù)據(jù)結果來預判學生的知識難點等。

結語：新課改的當下，對于初中物理建模教學的探討與實踐還在進行中，作為初中物理教師，不但要在平時的教學中滲透建模思維，而且要在實際教學中熟練應用此方法，這樣學生會將生活實際與抽象理念相結合。對于學生掌握物理核心素養(yǎng)有很大的幫助。相信在一線教師教學實踐與專家的研究中初中物理建模問題一定會得到更好的發(fā)展。

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