高中学生物理建模能力培养研究

卞策��

摘要：对于大多数高中生来讲，物理这门学科的难度是较大的。当然，这其中有物理学科本身比较难的原因，特别是物理建模方面，对其能力的培养是非常重要的。鉴于此，本文对高中学生物理建模能力培养进行了相关研究。

关键词：高中学生；物理建模；能力培养

一、 物理模型的作用意义分析

众所周知，物理模型的构建可以有效推动正确理论的形成。另外，物理模型还可以渗透到其他多个学科中去。物理建模的主要作用、意义包括以下几个方面。

1. 物理模型可以对研究对象进行理想化处理

我们知道，客观事物的表象是比较复杂的，其中关联的问题也比较多，如果不进行处理，那么问题比较难以解决。举例而言，比如水滴从高处落下，如没有建立模型，研究起来是比较困难的。这是因为对水滴下落的影响因素非常多。其中的因素有重力和空气阻力、风速、地球自转等等。如果对这些过程都加以考虑，那么其过程就变得太复杂了。然而，当我们把水滴下落的过程进行简化，假设重力是不变的，水滴的下落过程可以看做是一种简单的自由落体运动，这种运动是比较理想化的。由此可知，在物理模型的建立之后，物理过程更加简单，研究运动的本质更加便捷。

2. 物理模型是学习物理概念、解释物理现象的基础

在物理模型构建之后，我们就能够很好地解释一些较为复杂的运动现象了。如此，我们学习物理概念的效率也更高了。比如，在现实生活中，我们知道，物体某种运动很复杂。如果该物体的运动可以简化为匀变速直线运动这种模型，那么我们就根据速度变化量跟时间变化量比值不变，可得到加速度。另外，根据质点的模型，可将其进行理想化。通过这个过程，牛顿运动定律和动量定理等等规律研究更加透彻。因此，换句话说，在物理模型更加完善之后，物理学得到进一步的发展。

3. 物理模型可以帮助人们指出研究方向，做出科学预见

众所周知，物理模型是在客观现实世界基础之上进行抽象后构建的。对物理模型的研究，可以实现对客观世界的反映。在建模之后，充分对客观世界进行解释，这样能够使未来的研究更加深刻。在科学史中，这种例子非常多。比如，电磁波的存在是麦克斯韦理论预言的，后来有人对此进行了验证，这个人就是赫兹。

二、 培养学生物理建模能力的一些常选途径

在培养建模能力的时候，由于物理模型的类型存在差异，那么可以使用不同的途径来解决。常见途径有下面几种。第一，假设与验证。通过该途径，假设物理模型来实现对物理现象的解释。这种情况往往是针对一些物理现象真相不是很明显的情况。在实际情况中，我们要想学好建模，也往往是这种方法使用得比较多的。在培养建模能力的过程中，需要针对性地进行训练，从而实现对物理问题快速建模，并很好地处理实际问题的目的。第二，抽象与概括。众所周知，自然界的所有物体，都有着紧密的联系，并且事物之间会相互影响。在遇到实际问题的时候，如果对所有因素都进行考虑，那么难度就很大。此时，我们要进行选择性的研究。这就对研究人员的思维能力提出了很高的要求，应当学会抽象和概括。对研究对象进行分析时，做到去粗取精，对主要问题进行分析。在高中物理必修课中，质点就是这样一个概念，通过建立理想化模型来处理问题。第三，类比与等效。当我们对一种物理模型熟悉和了解之后，当我们遇到相似的问题，我们应该怎么处理呢？此时就用到了类比的思想，我们可以根据之前熟悉的物理模型来处理新问题。如果新问题跟之前的模型是一种类型的问题，那么就借助知识迁移来处理新模型解决问题。举例而言，在学习带电粒子在电场中圆周运动时，我们可以把之前章节中学到的竖直平面内圆周运动类比。通过电场力等效重力处理之后，建立物理模型，透过现象看到本质，我们发现这两种模型其实是同一种模型。

三、 学生物理建模能力培养的实施策略

1. 培养物理建模能力策略

诚然，在高中物理学习的过程中，很多模型我们难以通过实验的方式演示出来。在对原子核式结构章节学习的过程中，我们先对物理学史进行了解，了解原子核式结构长久的发展过程。在高中物理学习的过程中，我们要想方设法地去分析各个物理模型，对建模的思维过程进行体会，从而促进我们思维能力的培养和发展，增强学习高中物理的信心，培养高中物理的学习兴趣。

2. 通过习题训练培养建模能力

不可否认的是，现在我们中国的应试制度在短时间内是无法改变的，高考也不失为是一种相对公平且比较好的选拔人才的方式。在高中物理学习过程中，少不了跟习题打交道。但是，我们不能搞题海战术，这是因为很多题目其实是一类题目，我们要做到触类旁通。很多题目的物理模型是一样的，我们只有对物理模型充分了解之后，才能做到举一反三，从而提高高中物理习题的解答效率。

四、 小结

在高中物理的学习过程中，会遇到很多的物理模型。比如自由落体模型，碰撞模型，斜面模型等等。对这些模型分析，我们要在高中物理学习和做题的过程中不断地加深理解，这样遇到类似的问题，我们可以借助之前学过的熟悉的模型来解决。

參考文献：

[1]姜静.浅谈物理模型在物理教学中的运用[J].大连教育学院学报，2010，（1）.

[2]孙国枕.物理建模能力的培养[J].吉林教育综合，2013年10月.

[3]罗兆华.物理模型思维方法的认识、理解和运用[J].物理教师，2009，（12）.

[4]王超良.树立模型意识，活化应变能力[J].物理教学，2000（4）.

[5]刘虹.谈审题与建立模型[J].物理教学探讨，2000，（9）.

[6]胡安良.物理模型的建立及在物理教学中的应用[J].物理教学探讨，2012（1）：9-10.

[7]徐军.巧用物理模型解题[J].物理教学探讨，2007（5）.28-29.

[8]赵鹏飞.高中物理教学中物理模型构建能力的培养[J].物理教学探讨.2012（11）：55-56.

[9]单文忠.建模教学与另类物理模型的构建[J].物理教学，2010（7）：22-25.

[10]王全.母小勇.模型与建模—国际物理教育新视点[J].外国中小学教育，2009（3）：56-60.

作者简介：

卞策，辽宁省沈阳市，沈阳市120中学。endprint