物理模型物理教學(xué)論文

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一、物理模型的定義和教學(xué)意義

物理模型是指在進(jìn)行物理科研或教學(xué)的過(guò)程，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)抽象的物理理論做簡(jiǎn)化處理，用一種能反應(yīng)物質(zhì)(現(xiàn)象)本質(zhì)的理想化結(jié)構(gòu)去描述實(shí)際的物質(zhì)(現(xiàn)象)，這種理想化結(jié)構(gòu)我們稱之為“理想模型”[1]。因此，在高中物理的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)“物理模型”的建立，來(lái)幫助學(xué)生對(duì)物理知識(shí)產(chǎn)生更深刻的理解，不僅非常有利于更好學(xué)習(xí)物理這一門學(xué)科，還更有利于培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維，對(duì)于物理教師來(lái)講，也是提高物理教學(xué)質(zhì)量不可多的的方法。

二、高中物理模型的建立方法

(一)圍繞教學(xué)目標(biāo)，精煉物理模型

建立物理模型最終是為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的，而不是用來(lái)供學(xué)生觀賞的一般藝術(shù)品。所以高中物理模型務(wù)必做到精煉，盡管一些旁枝末節(jié)的部分可能在客觀上也是研究和學(xué)習(xí)對(duì)象本身的一部分，但之于本教學(xué)目標(biāo)，并不能夠起到促使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象本質(zhì)的作用，物理教師應(yīng)該在建立物理模型的時(shí)候刪去這些不必要的環(huán)節(jié)，以更簡(jiǎn)單明了的形式，集中突出教學(xué)目標(biāo)要求的知識(shí)范圍即可。這樣做的理由就在于，過(guò)于花俏的物理模型容易使學(xué)生的注意力偏移教學(xué)的主要目標(biāo)，物理模型也就失去了本來(lái)意義。

(二)圍繞本質(zhì)理論，發(fā)掘模型作用

物理是一門基礎(chǔ)的自然學(xué)科，所以從物理模型的定義來(lái)說(shuō)，高中物理教學(xué)的終極目標(biāo)是要幫助學(xué)生通過(guò)各種物理的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)其本質(zhì)，充分發(fā)掘物理模型的作用，讓學(xué)生透徹理解事物或現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)因素和發(fā)生發(fā)展規(guī)律，加深對(duì)物理本質(zhì)理論的理解，而不是僅僅停留在模型教學(xué)的表面現(xiàn)象。從這個(gè)意義層面來(lái)看，物理的模型教育如果不圍繞本質(zhì)理論，就可能會(huì)僅僅落個(gè)課堂上的三分鐘熱鬧，而對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)幾乎幫助很小。

(三)圍繞物理規(guī)律，避免失敗模型

根據(jù)高中物理教學(xué)內(nèi)容的不同，教師在建立物理模型的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)做到有所側(cè)重。比如某些物理模型，正如方法一所介紹的那樣，應(yīng)當(dāng)突出體現(xiàn)事物或現(xiàn)象的主要因素；又比如某些物理模型，主要是針對(duì)某些常見且相對(duì)容易理解的物理現(xiàn)象，所以建立的物理模型也只需適當(dāng)?shù)哪M描述即可。但歸根結(jié)底，無(wú)論建立什么樣的物理模型，其依據(jù)必須是科學(xué)的，如果脫離了科學(xué)真理，就會(huì)成為一個(gè)失敗的物理模型，不能用之于高中的物理教學(xué)。

三、高中物理模型在教學(xué)中的應(yīng)用

(一)以概念模型強(qiáng)化概念理解

人們通過(guò)對(duì)客觀事物或現(xiàn)象的觀察，進(jìn)一步產(chǎn)生主觀的認(rèn)知，反映到大腦里面，便形成了一般性的概念意識(shí)。和人所親眼見到的事物或現(xiàn)象不一樣的是，概念通常是對(duì)其本質(zhì)屬性進(jìn)行理性化和抽象化加工處理后的存在，概念的正確和深刻與否，取決于和人腦中已有儲(chǔ)存信息的關(guān)聯(lián)程度[2]。而在高中的物理教學(xué)中，物理模型的建立一般也都是以概念為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)教學(xué)中的物理理論建立理想化模型，撇開對(duì)研究對(duì)象不大或可忽略不計(jì)的影響，抓住主因，如此就更能夠強(qiáng)化對(duì)其概念的理解。比如在氣體和電荷相關(guān)的教學(xué)過(guò)程中，在學(xué)生很難理解其實(shí)質(zhì)的情況下，一旦建立了理想氣體和點(diǎn)電荷這樣的概念模型，就可以提供給學(xué)生一種很非常有效的思維方式，理解也變的容易了許多。

(二)抓主要因素建立整體模型

整體模型就是把發(fā)生作用的關(guān)聯(lián)物體當(dāng)成一個(gè)整體的研究對(duì)象，抓住作用于整體的主要因素，而忽略單個(gè)對(duì)象某些局部次要的個(gè)因，從而把表面看似復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化。比如在動(dòng)量守恒定律的教學(xué)中，我們?cè)谔接憙蓚€(gè)物體發(fā)生碰撞的時(shí)候，就可以把兩物體看成統(tǒng)一的整體，而把存在于個(gè)體的次要作用力如摩擦力忽略掉。建立整體模型，可大大簡(jiǎn)化多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象。

(三)多角度考察建立分解模型

從某種意義上來(lái)說(shuō)，針對(duì)不同的物理知識(shí)教學(xué)，分解模型與上面介紹的整體模型絕對(duì)不存在矛盾，而是說(shuō)要具體問題具體分析，兩種方法的運(yùn)用應(yīng)該是各得其所，相輔相成的關(guān)系。具體來(lái)說(shuō)，分解模型就是把復(fù)雜的物理過(guò)程，進(jìn)行多角度考察，將其整體發(fā)生發(fā)展過(guò)程從各個(gè)方向來(lái)逐一解讀，從而化整為零，再以零求整，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體現(xiàn)象的理解。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是平拋運(yùn)動(dòng)：在水平方向，由于慣性的作用，物體保持繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，在豎直方向，由于重力，物體表現(xiàn)為自由落體狀態(tài)，綜合起來(lái)，物體呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線。通過(guò)建立分解模型，不僅使學(xué)生把難以理解的過(guò)程細(xì)化，而且更能培養(yǎng)其多角度思考問題的能力。

(四)用關(guān)聯(lián)過(guò)程建立等效模型

等效模型往往是以概念模型為基礎(chǔ)的，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)知，從而把兩個(gè)看似不同的物理過(guò)程相互關(guān)聯(lián)，其實(shí)他們?cè)诒举|(zhì)是都是基于同一物理規(guī)律或定律，所以，可以把表面復(fù)雜的物理現(xiàn)象或過(guò)程轉(zhuǎn)化為已知相對(duì)簡(jiǎn)單的模型去理解。例如，在圓弧形光滑的軌道內(nèi)做周期滾動(dòng)的球體，通過(guò)關(guān)聯(lián)后，我們就完全可以把它建立成與之等效的單擺模型。

(五)將學(xué)科交叉建立數(shù)學(xué)模型

其實(shí)這點(diǎn)是毋庸置疑的，長(zhǎng)期以來(lái)，數(shù)學(xué)方法都是進(jìn)行物理研究的常用工具之一，甚至可以說(shuō)，數(shù)學(xué)方法在一定程度上支持著物理研究的發(fā)展[3]。所以在高中的物理教學(xué)中，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，不僅有利于幫助學(xué)生分析物理現(xiàn)象，更有利于培養(yǎng)他們善于用數(shù)學(xué)方法來(lái)解決物理問題，特別是以后有可能從事物理理論研究工作的話，這樣的方法尤為重要，所以有必要從高中的物理教學(xué)工作中就逐漸滲透此方面的意識(shí)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于高中物理，通過(guò)建立一定的物理模型來(lái)輔助教學(xué)是非常必要的，但一定要遵循一定的方法并加以靈活的應(yīng)用；另外補(bǔ)充說(shuō)明一下就是，物理模型的構(gòu)建必須以高中教學(xué)大綱為前提條件，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為事實(shí)基礎(chǔ)，再通過(guò)教師不斷總結(jié)和創(chuàng)新，才能真正發(fā)揮物理模型在物理教學(xué)當(dāng)中的實(shí)效性。

作者：王忠先 單位：內(nèi)蒙古電大學(xué)