中学物理模型化教学的特点与具体应用

中学物理模型化教学的特点与具体应用

雷雨冰

贵州省威宁县第九中学  

物理模型可以简单精确的反映出研究对象的本质，可以从中体现出物理学科的形式美，以上体现出了建模教学的特点。

在传统的课堂教学中，教师具有绝对的权威，以教师为中心，对学生开展灌输式学习。而在翻转课堂中，教师由知识的传递者、授予者变成了指导者、引领者者，在学生遇到学习障碍时提供帮助。翻转课堂教学模式对教师的要求越来越高，教师不仅要制作精良的视频，而且视频内容要贴合学生的学习兴趣。学生由被动学习变成了主动学习，打破了学习时间与空间的限制，成为学习的主体，更好地体现了“以学生为中心”的教学理念。物理学家和科研工作者的研究方法之一就是建立模型，应用模型，在应用模型的过程中逐步完善模型。

中学物理教学中，通过去除影响研究对象的外部因素而形成的物理模型，可以很好的体现研究对象的本质，从而使每个物理模型都具有典型的代表意义。物理模型是在物理现象的基础上，经过研究人员分析和思考而形成的，并不是凭空捏造出来的，这就表明了，物理模型是物理学科研究中的一种方法。立物理模型是物理教学中的重要手段，使学生在建立物理模型的过程中可以更好的掌握物理知识，这对学生学习物理知识有着重要的作用。在建模教学中，学生可以根据自己所掌握的物理知识来提出问题，并在教师的指导下，通过建立物理模型来解决问题，在这个过程中，既让学生学习到了物理理论知识，同时又培养了学生的创新能力，使学生的思维更加活跃。在建模教学中，教师一般都处于指导位置，而学生则是课堂的主体，通过建立物理模型给学生提供了非常广泛的发挥空间，提高了学生学习物理知识、参与物理实验的积极性和主动性，培养了学生独立思考和团队合作的能力。每一个物理模型的建立都不是一次性完成的，都必须要经过反复的设计和实验，在这个过程中，学生通过互相交流和合作，共同解决和克服物理研究中的问题和困难，充分体验到了物理实验研究的乐趣，增强学生探索事物本质规律的兴趣，使学生学会运用科学的、抽象的思维方式来处理实际问题。

在中学的物理课堂上，如何开展物理建模教学，是一个亟待解决的问题。建模教学开展的好坏程度，是会影响到学生对物理知识的学习和对物理知识的实际运用的，下面我们就来讨论一下开展物理建模教学的方法。物理模型是从物理研究对象中抽象出来的，这就需要学生充分发挥抽象思维能力，抓住研究问题的主要因素，忽略其次要因素。在教学过程中，教师应该加强对学生抽象思维能力的培养，并充分的运用到建立物理模型的过程当中去，从而明确的分析出研究问题的主次因素，使学生更好的完成研究实验，解决物理问题。中学阶段的物理模型有很多，一般可分三类:物质模型(质点、轻弹簧、理想气体等)、状态模型(气体的平衡态、原子所处的基态和激发态等)、过程模型(匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动等)，而物理题目的设置均是围绕着这些物理模型展开的。在教学过程中，教师要引导学生树立物理模型的意识，让学生逐步认识到华丽包装的题目后就是赤裸裸的常见的物理模型，做题时要剥离出题目本质，联系旧有知识，促进知识迁移。也就是说，要有把问题转化成为物理模型来研究的意识和习惯。例如关于摩擦力有这样几个常见判断题:滑动摩擦力(静摩擦力)的方向可以与物体的实际运动方向相同吗?相反吗?能成任意角度吗?运动(静止)的物体可以受静(滑动)摩擦力吗?很多学生迷惑在这些概念题中不能自拔。但当学生心中有了擦黑板、走路、传送带、手握瓶子任意方向运动等情境时，这些问题便极易解决了。打个不是很恰当的比喻，中学物理学什么?无非是弹簧弹来弹去，滑块在斜面上滑来滑去，子弹与木块碰来碰去，带电粒子在电磁场中飞来飞去。

例如我们在讲《功》这一节，必然要讲到摩擦力做功的问题:滑动摩擦力能做正功吗?负功呢?能不做功吗?静摩擦力呢?虽说这是功的内容，实际上如果学生对关于摩擦力的相应物理模型很熟悉的话(擦黑板、走路、传送带、手握瓶子任意方向运动等)，这个问题会很容易被解决，而我们很自然地就把重难点转移到一对儿滑动摩擦力或静摩擦力做功代数和为何值这个问题上。总结知识，积累经验是必要且重要的。随着信息技术与多媒体技术的飞速发展，教师利用多媒体课件上课已经成为一种常规的教学方式。事实说明，多媒体技术的应用在激发学生学习兴趣、增强教学的直观生动性、方便知识复习、习题练习等很多方面都发挥着巨大的作用，也给我们的物理学科教学带来了极大的方便。我们用flash可以更加直观生动地展现那些抽象的无法用手工教具展现的物理模型，从而加深学生的印象与理解。

物理是以实验为基础的学科。做实验是检查学生是否真正掌握某一物理模型规律的重要手段，是培养物理建模能力的有效途径。没有清晰的物理模型概念学生就不会开展实验过程;没有习惯性的建模意识和正确进行实验的科学指导思想，学生就不能通过实验来培养自己的思维能力、动手能力、创新能力。让学生带着物理建模的意识走进实验室，多进实验室，才能让学生真正走进物理学的精妙之门。例如在《万有引力》的学习中，从古埃及的托勒密，到意大利的伽利略，到第谷开普勒，波兰人哥白尼，再到牛顿，科学家们在对宇宙的研究过程中都是提出各自的物理模型来比对现实中的现象，从而确立距离实际最接近的理论。牛顿为什么能够解决困扰科学家们的三大问题从而得出万有引力定律?正是由于他抓住了事物的主要因素，忽略次要因素，对实际问题进行科学抽象化处理，得出一种能反映原物体本质特征的理想物质、过程或假设结构，而这种理想物质、过程、假设结构就叫做物理模型。

综上所述，每一个物理模型的建立都不是一次性完成的，都必须要经过反复的设计和实验，在这个过程中，学生通过互相交流和合作，共同解决和克服物理研究中的问题和困难，充分体验到了物理实验研究的乐趣，增强学生探索事物本质规律的兴趣，使学生学会运用科学的、抽象的思维方式来处理实际问题。建立正确合理的物理模型，可以更加透彻的了解和掌握事物的本质，因此，物理建模能力的高低对学生物理学习成绩的好坏有着重要的作用，在中学物理教学中适当的引入建模教学，很好的丰富了学生的学习内容和方式，补充了学生在进行物理实验过程中的不足，为中学物理学科的教学提供了改革的新思路，对中学物理教学的研究做出了一定的贡献，有利于完善我国的中学物理教育，逐步实现知识理论和科学实践的有机结合，同时也为其它学科的教学模式改革提供了新的方法。