指导建模 培养物理科学思维

程鹏举

(江苏省灌云高级中学 222200)

在高中物理的学习过程中，学生面临的主要问题是认为知识点抽象，学生思考问题思路不全，思考问题存在片面判断等.采用模型建构，则是一种很好的教学手段，通过模型建构，有助于学生将抽象的问题直观化，也有利于学生形成严密的思维方式，也可最大程度的调动学生的积极性，至于如何指导学生建模，笔者采用以下几种方式.

一、类比法，扩大空间

高中物理中，教科书版本在解释一些问题时，会复杂化，将知识点变得抽象，在日常教学活动中，笔者发现，学生在理解问题时会显得吃力.因此，教师则应该创新教学方法更为适应学生的发展.笔者认为，通过类比法，指导学生建模，则可以有效地帮助学生学习物理.

例如在选修3-1中学习“串并联电路”时，在解释串联电路中各部分电路电压关系时，教科书中通过电势关系来进行解释，即U01=φ0-φ1，U12=φ1-φ2，U23=φ2-φ3，U01+U12+U23=φ0-φ3，而φ0-φ3=U03,所以U1+U2+U3=U03,来解释，学生则很容易产生困惑和不解.笔者便采用与生活实际现象来类比，如水压和水流，则就很直观，自来水管中的水流都是相同的，将水压看成电压，将水流看成电流，然后想像，自来水供水的过程，学生则理解了很多.同样，在学习并联电路中的支路和干路的电压电流关系，也可以用水压与水流关系来类比解释，如各用户所需水量等于自来水公司的总出水量等.通过此，便可以建立起关于电路的一些模型，可以帮助学生用于处理日后遇到的类似问题.

通过将物理学科中的一些物理现象，客观存在却无法用肉眼直接观察到的抽象知识点，则可以通过类比法来使学生理解，以类比的方式放大一些问题的细节内容，从而建构相同体系问题的模型，扩大学生的思维空间，有效地发展学生的物理科学思维.

二、虚拟法，形象引入

物理中存在一些抽象的知识结构，其实在世间万物中是不存在的，但却在实际问题的处理过程中，得需理解，认为其是存在的.因而，一些学生选择通过凭空臆想的方式解决，可这样的方式，是很容易出现思维空洞的.因此，教师则需要引入虚拟的物质，来帮助学生理解和建立模型.

例如在选修3-1中学习“磁现象与磁场”时，学生很难理解磁场的存在是一种什么方式，因此可以引入虚拟的磁感线，从N极出发，之后回到S极，从而建立模拟画出磁感线的大致方向的这种物理模型，对于学生的帮助是长久的.又如在学习“通电导线在磁场中受到的力”时，则可以以这种方式为基础，进而发掘新的物理模型“左手定则”，通过虚拟引入的磁感线，并注明方向，之后，模拟摆动手掌使磁感线射入手掌心，并且食指指向电流方向，而大拇指这就是所受安培力F的方向，来处理一些关于判断受力方向的习题，这样的方法还有很多，如右手定则等等，都是可以以这种方式来进行学习的.作为学生在遇到此类问题的下意识反应，则更有利于学生对于物理的学习.

采用虚拟法，形象引入虚拟物质，来指导学生建立模型，用于问题的处理，培养学生物理科学思维的事例还有很多，如在光速的学习过程中，通过引入光线等，都是非常典型的实例.因此，教师要发散自我的思维，来寻求多样化的教学方式来帮助学生培养科学思维.

三、实验法，感知表象

物理是一门以实验、观察为主的学科，而这两点，则是让学生充分掌握知识内容的保证.通过实验所得的现象，则会形成一个个具体的模型印刻在学生的思维中，充分感知表象后的实质问题.因此，笔者认为，可以通过实验法来引导学生建构模型，培养物理科学思维.

例如在必修一中学习“探究加速度与力、质量的关系”时，笔者便通过实验的方式来引导学生感知表象，采用控制变量法来进行实验，即引导学生进行实验操作，起初学生通过保持质量m不变，探究F与a的关系.直观表象，学生则是通过打点计时器打出的纸条来得出单位时间内小车移动的距离，来求得小车获得的加速度a的大小，因为打点计时器两点间的时间间隔恒为0.02秒，因此可以作为此实验的计时方式，并利用多次实验得出的F与a的数据,绘制出坐标图，随后学生便验证了F=ma的公式，而通过实验过程中，学生形成的一个个具体模型便有助于学生感知加速度，质量与作用力三者之间的内在联系.对帮助学生奠定关于运动学学习的基础，打下了坚实的基础，笔者认为是非常有益的于学生而言.

因此，教师可以通过这种方式来指导学生建立模型，帮助学生搭建起主体和客观认识之间的桥梁，感知到表象之后的物理现象和原理，同样，许多的物理公式和概念，都可以通过实验的方式来认识和理解，形成模型，这也帮助学生培养物理科学思维和有效地获取知识内容的关键方式.

建构模型的学习方式，几乎对于所有理科性科目的学习是通用的，在模型的建构过程中，可以将需要掌握的知识点涵盖为一个个的知识结构，让学生充分理解和掌握知识难点与重点，并且形成单个的认知体系，对于培养学生的物理学科的科学思维是有巨大帮助的.因此，笔者是极力提倡在学习中，通过指导学生建立模型的方式，来培养学生的物理科学习.