| 标题 | 发展学生建模能力，提升高中物理教学 |
| 范文 | 赵晓峰 发展学生的建模能力，是高中物理教学的重要目标之一.在教学实践中，指导学生建构物理模型，能帮助学生优化问题的处理，更有助于学生体会隐含在物理模型中的思维方法和物理思想，学生也将由此获得更大程度地提升. 一、在问题的简化研究中建构物理模型 高中物理为什么难学，其原因在于很多问题太过抽象，学生无法建立正确的物理图景.物理教师怎样来引导学生进行思考，进而实现问题的简化处理呢？笔者认为，可以指导学生建立物理模型，这样可让抽象问题变得形象具体，易于接受. 比如在指导学生研究“分子间的作用力”时，学生很难对其形成认识与理解，因为这是一个微观层面的内容，学生无法用肉眼直接来获取感观体验.怎么办呢？难道就让学生对相关规律进行死记硬背吗？肯定不能这样，因为即使短时间的记忆效果尚能差强人意，长期如此，学生的很多概念必然会搅和在一起.为了帮助学生形成更加形象化的认识，笔者认为应该引导学生建立“轻弹簧”的模型，来促成问题的简化，帮助学生理解相关的概念和规律. 教学中，笔者让学生将两个发生相互作用的分子视为“连接在轻弹簧两端的两个小球”，并将两个分子之间的作用力类比于两个小球之间的弹簧弹力.这一模型有着明显的可视化，且学生也非常熟悉，这样就能实现变微观为宏观、变陌生为熟悉的教学效果.学生借助模型，将深刻领会到当分子间的距离大于一定值时，分子间的作用力体现为引力，当距离小于一定值时，分子间的作用力则体现为斥力.事实上，一旦物理模型建立起来，学生此后的学习无需教师过分干预.因此，教师应该让学生在自主研究和探讨中形成认识、建构认知.就这里的弹簧模型来讲，学生不仅能认识分子间的作用力，他们还将由此来认识和研究分子势能，一切如此自然流畅，这就是模型的力量. 以模型来简化问题，进而促成学生对规律的认识，这是科学思维的重要成果，也是“化繁为简”的物理思想的集中体现. 二、从生活中寻找原型来建立模型 陶行知先生所倡导的“生活即教育”对我们的建模教学也很有启发.中学生头脑中的模型相对较少，如何帮助学生建立模型，进而更加有效地描绘物理图景呢？笔者认为，生活应该是学生物理学习不竭的源泉，我们可以从生活取材，从中寻找原型来帮助学生建立模型，这样的处理可以让学生更加形象地建构认知.而且，有关模型直接来自于生活，还能让学生感受到物理学习的亲切感，他们还将从中发现别样的乐趣. 例如，在引导学生研究“表面张力的性质”时，我们要让学生认识到表面张力的方向是沿着液体的表面，能起到让液面收拢的效果，并以露珠为例，指出同等体积的前提下球形表面积最小.学生很难对这一点形成认识，如果我们用数学方法进行证明，这将严重偏离主题.为此，笔者在教學中就结合一个生活化的片断来帮助学生建立模型：“我们设想一下，数九寒冬，我们让XXX（本班一个很调皮的学生）脱光衣服，站在冰天雪地中，他将摆出怎样的一个pose？”学生哈哈大笑，同时也在脑海中想到那个同学抱成一团的狼狈样，为啥这样呢？因为这样做可以让身体的表面积更小，其实就是在尽量避免人体热量的散失.由此，学生便能明确球模型有最小面积，原本复杂的数学结论通过一个生活化的模型就被学生轻松理解了. 三、运用科学思维来建构物理模型 在物理研究中，科学思维和模型建构应该是统一的整体，即物理模型大多是科学思维的产物，而科学思维的推进又往往需要以物理模型为问题分析的落脚点.换言之，我们指导学生学习模型建构，就要指导学生研究模型中所蕴含的科学思想，并指导学生把握相应的思维方法. 比如，理想化处理就是高中物理常用的思维方法，并由此形成了很多物理模型，采用这种思维方法，我们都要忽视研究对象的次要因素，突出主要因素对问题的影响.此类模型最典型的就是“质点”，这是学生高中物理学习中接触的第一个模型，即当研究对象的形状和大小对问题的影响相对较小时，我们可以将物体视为没有大小和形状的点.高中物理中与之类似的模型还有“点电荷”“理想气体”等，它们都是理想化思维的产物，深入领会模型的建构方法，有助于学生更加深入地研究物理的本质.指导学生以科学思维来建构物理模型的最高层次是利用有关思维来分析具体问题，伽利略的理想斜面实验就是最为成功的案例之一. 综上所述，物理教师深入研究物理模型的建构特点，并将相关过程展现在学生面前，让学生从中深刻体会物理知识和模型形成的来龙去脉，将更有利于学生更加全面地发展. |
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