建模思想在初中物理教学中的渗透探讨

王远伟

宁阳县实验中学 山东 泰安 271400

引言

吉尔伯特认为物理学是研究物理现象与规律的自然科学,而科学研究本身便是不断应用建模来解决问题的过程。一直以来,建模思想在初中物理教学中得到广泛深入的应用,可以说物理中最常见的问题,如碰撞、运动、抛物等都可以运用建模来构造实际场景,使物理知识具体可感,有利于学生的理解。在初中物理教学中深入渗透建模思想,有利于帮助学生明晰物理知识,并将抽象的物理知识学习化难为易、化抽象为具体、化陌生为通俗,最终提高课堂教学效果并提升学生应用物理知识解决问题的能力。

一、建模思想在初中物理教学中的作用与意义

(一)帮助学生深入理解物理问题。学生在初中物理学习中容易遇到这样的问题：对知识能够有效理解,但就是无法解决与知识有关的物理题目,其根本原因是对知识的理解还不够到位,或无法从应用的角度深入地辨析题目中的问题。在教学中积极融入建模思想,能够使学生分析问题、解决问题的能力得到显著提高。尤其在教授某些较为抽象、复杂的知识时,引入建模思想,可以一定程度上将知识化难为易,化抽象为具体。例如,在学习光源、光的反射与折射这一部分的知识时,如果只对光的特点进行知识性的灌输,学生需要具备很强的抽象思维能力才能深刻理解,而教师通过运用光、凹透镜、凸透镜构造物理模型,就可以有效地增强物理知识的直观度,让学生更容易理解光的特点,从而能更加轻松地应对这一部分知识的应用问题。

(二)提高学生利用物理知识解决问题的能力。教师采用的物理模型应当经过反复的实验下的总结与改进,学生可以在观察物理模型的建立中体会到科学探索的复杂与艰辛,为学生形成科学的物理探索素养打下基础,学生也可以在这个过程中提高应变能力、逻辑思维能力与运用物理知识解决问题的能力。

(三)提高学生的创新能力。教师通过在物理建模中不断探究、归纳、总结,能够培养学生的创新思维,也能够让学生在教师的悉心指导下体验到学习的乐趣,充分感受物理的魅力,培养对物理学习更强烈的学习兴趣。

二、建模思想在初中物理教学中渗透的应用措施

(一)利用建模思想模型化物理现象,促进学生对物理现象的理解。物理是一门应用性很强的学科,但在实际教学中,许多学生仅仅是为了追求考试成绩而学习物理,对于物理知识与现实的紧密联系理解不深,也造成解决物理问题的思维较为死板、应试化,不利于学生科学的物理素养的形成。教师在初中物理的教学中建立物理模型,将物理知识与学生的实际生活结合在一起,并通过更加直观的方式对物理知识进行分析与辨析,能够将教材内容与实际生活紧密结合,让学生意识到物理知识与实际生活息息相关,从而提升学习物理知识的兴趣。

如在学习《汽化和液化》一课中,教师可以利用实验的方式模拟汽化现象,如用酒精灯加热水至沸腾,当水温接近90度时可以安排学生每一分钟记录一次温度并制作水沸腾时候的温度与时间关系的曲线图,让学生深刻理解沸腾是一种在一定温度下同时发生在液体内部与表面的汽化现象,提升学生的课堂积极性与科学探索的欲望。

(二)利用建模思想模型化物理规律,提高学生对物理规律的理解。有一部分物理定律乍看上去是与实际情况不符的,如牛顿的第一定律,学生在课堂上或许会就此产生迷惑,教师可以利用物理规律模型化的教学手段,通过对模型的探究让学生自己体验、论证物理规律,从而更加深刻地理解物理规律。

牛顿第一规律认为,如果没有外力的作用,物体将保持静止,或做匀速直线运动。而在实际现实中并不存在不受外力作用的物体,因此如果不进行实验探究,学生无法对这条定律产生直观的认识,或许也会对牛顿第一定律产生怀疑,因此教师可以通过建立物理模型来实证“力是改变物体运动状态的原因,还是维持物体运动状态的原因?”这一问题。首先,教师可以利用“真空实验”证明阻力的存在与阻力产生的作用,其次,教师可以在课堂上采用“滑坡实验”的方式假设不存在阻力作用,让学生探究小车是否会停下。通过物理模型展开这样的实验,能够让学生主动转入对物理模型的思考之中,也能提高物理知识在学生心中的可信度,促进学生对物理规律更深入的理解。

(三)利用建模思想模型化物理问题,提升学生的解题能力。首先,教师应当在课堂中引导学生对物理模型产生深入的认知与理解,让学生知晓任何物理习题都是根据物理规律、物理模型的设计构成的,因此通过找寻物理习题中事物的联系,能够快速找到解决问题的思路。其次,教师也应当在课堂中注重对物理模型的挖掘,从而有效地培养学生的物理解题思维。

例如这道题：如图,木棒与圆木之间不滑动,以地面为参照物,当圆木向前方滚动1M时,求上方的木棒向前滚动的距离?

本题如果学生单就题目中的图片进行思考,很难得出正确结果,此时建模思想在解题中的应用作用就已十分明显：可以将图中的装置建模为一个动滑轮,即木棒是动滑轮中的细绳,圆木是动滑轮中的滑轮,则可以简单地得出木棒向前移动的距离为2 M,这就大大提升了解题的效率。

通过这样在实际问题中渗透模型思想,学生能够轻松地发现题目中事物之间的物理联系,将问题与物理模型进行转化。教师在课堂教学中应当有意地将物理建模思想渗透给学生,让学生高效解题、轻松学习。

结语

物理建模思想是物理教学中严密而科学的一种思维方法,将教学内容与建模思想结合起来,可以提升学生学习物理的兴趣,培养学生科学的物理思维,提高学生利用物理知识解决实际问题的应用能力。教师应当积极带领学生体验物理建模,领悟这种科学的思维过程,最终促进学习效果的提升。