基于物理核心素养的学生物理建模能力培养

周其达

摘  要：核心素养的培养是新课程改革工作中的主要要求，而在物理教学中，学生建模能力的培养对学生良好思维能力的培养具有至关重要的作用，能够很好地促进学生物理素养的提高。物理建模能力是物理核心素养中非常重要的一部分，教师要能够以此为依据进行物理题目以及物理教学内容的设计，从而使学生的建模能力得到提高。

关键词：物理建模;物理学习;模型分类

同初中物理相比，高中物理知识显得更为抽象和复杂，对学生的思维能力要求很高。同时，高中物理课本中的图画减少，文字增多，在无形中增加了学生对物理知识的理解难度，使学生出现了物理学习非常吃力的情况。伴随着高三物理复习过程中大量综合题的到来，越来越多的学生觉得无从下手，因此通过建模的方式能够有效帮助学生掌握物理知识，形成清晰的物理思维，不断简化物复杂的物理知识，找到解决物理题目的思路，使学生能够在学习的过程中不断增强自身的自信心，找到物理学习过程中的有效方式，提高自己的物理学习效率和质量。本文对基于物理核心素养的学生物理建模能力培养进行了探讨，希望能够为高中物理教学事业的发展做出贡献。

1.物理建模能力的培养

1.1对象模型———培养学生思考能力

物理对象是物理教学中的一个重要定位，通过建立对象模型，能够使所研究的物理对象简化，从而采用更加有效的方式提高学生对物理知识的理解能力。很多学生都觉得物理知识难以理解，其实就是不知道如何将物理对象简化，在听课过程中听得似懂非懂，在课下做题的过程中还是一头雾水，不知道如何通过更好地方式促进自身对物理知识的理解。因此，教师应该教会学生物理建模，通过建立对象模型来使物理知识变得更加清晰，使物理解题思路能够变得一目了然，使学生能够很容易找到解决问题的方法。

例1：有一定质量的理想气体，处在 A 状态时，温度为 tA = 57℃ ， 气体从状态 A 等容变化到状态 M， 再等压变化到 状态 B， A、 M、 B 的 状态参量如 图 1 所示. 求：

（1）状态 B 的温度;

（2）求 A 到 B 气体对外所做的功.

解析：由题目可知，本题需要应用到理想气体状态方程，因此需要学生们进行理想气体模型构建，使学生们能够在对象模型中找到解决问题的方式。从“理想气体”这几个字可以想到本题的解答忽视了分子自身的大小、分子之间的相互作用力以及分子势能，因此可以用理想气体状态方程完成对问题的解答。

（1）从 A 状态到 M 状态是等容变化， 所以不做功;从 M 状态到 B 状态是等压变化，所以做的功为

这道题如果学生仅仅凭文字描述，无法充分认识到气体对外做功的过程，因此也无法找到解题的思路和方法。因此，通过建立对象模型，学生能够形成良好的物理思维能力，对物理解题思维变得更加清晰，从而使物理题目得到迎刃而解。

1.2过程、状态模型——培养学生运用模型能力

物理学科中经常会涉及到很多过程和状态的分析，学生需要拥有这方面的抽象思维能力，从而能够在脑海中对过程和状态进行推理，找到解决问题的良好思路。但是很多学生并不具备这种能力，因此需要借助过程、状态模型来帮助学生进行分析和思考，使学生能够充分理解题目的含义，提高解决问题的速度。在高考的时候，解题的速度能够为学生节省大量的时间，从而更好地帮助学生取得良好的成绩。

例2：在北京开往成都的国道上，有一段山路只能够过一辆车。A、B 两辆车在这条道路上向同一个方向行驶，A 车的速度为 10m/s，而 B 车的速度为 30m/s，B车在A车后面。由于天气中雾气很大，B车在行驶过程中直到距离A 车 600m 时才发现A车，于是连忙踩刹车。但是根据B车的制动距离，当B车完全停下的时候，需要再行驶1800m，如果A车没有发现B车，依然按照原来的速度行驶，那么B车和A车会追尾吗？

解析：這是一道典型的运行追及问题，解决这类题目的主要方式就是对两辆车的运动过程进行分析。但是很多学生仅仅凭借对文字的思考，很难对整个过程进行分析，因此需要通过物理建模的方式，将两辆车简化成两个点，忽略车的大小和形状，从而建立起相应的物理模型。通过画图的方式将物理模型展现出来，学生就能够对整个物理过程一目了然，从而很容易找到解决问题的思路。在开展运动过程分析的时候，可以通过画如下示意图的方式找到问题的答案。

当B 车减速到与 A 车的速度相同时， 所需时间为：v'B = vB-aBt，则t = 80s;在这段时间内 A 车的位移为：xA= vAt = 800m， B 车的位移为

所以，此时位xB=vBt-   aBt2 =1600m移关系为：xB=1600m > xA +x 0= 1400m，因此可以得出两车在速度相同前就已经相撞了。

通过此题，学生可以通过加强相同题型的训练，学会动态的建模过程，从而使学生能够学会分析过程、状态模型，更加高效地找到解题思路。

2.结束语

在开展物理核心素养培养的过程中，教师需要对学生进行科学思维的培养，通过加强学生建模能力，使学生能够在物理学习的过程中将物知识化繁为简，从而提高学生进行物理学习的效率和质量。学生在开展物理学习的过程中要能够充分利用建模能力来提高自身对物理问题的解决能力，从而发现物理学习的乐趣。而在此过程中，用到最多的是建构主义理论，教师可以在建构主义理论的帮助下，完成对建立模型能力的提高，从而为学生物理建模能力的提高做出了贡献。学生在学习过程中，要能够充分利用物理相关概念，提高自己的逻辑分析能力，锻炼自己的物理思维，不断提高自己的物理核心素养，从而在物理学习上能够更加得心应手，找到将复杂物理知识化简的思路，从而更好地促进学生物理学习能力和物理水平的以提高。

参考文献：

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[2]江秀梅，  刘大明. 基于学科核心素养的高中物理模型教学策略[J]. 新课程评论， 2020， 000（004）：P.84-91.

[3]曹志超. 浅析核心素养视角下初中物理教学中的模型构建[J]. 考试周刊， 2020， 000（016）：120-121.

（作者单位：广东省惠州市博罗县博罗中学，广东   博罗   516100）