崔 傲

(江蘇省南京金陵中學(xué)仙林分校中學(xué)部 210000)

物理建模是一種高度抽象的思維，它要求學(xué)生必須應(yīng)用宏觀的思維看待問題，找出影響物理問題的可變量和不變量，通過(guò)分析可變量對(duì)物理問題的影響，分析物理問題的規(guī)律.

一、引導(dǎo)學(xué)生建立模型基礎(chǔ)

部分教師會(huì)認(rèn)為當(dāng)學(xué)生分析出影響物理現(xiàn)象的規(guī)律以后，不是應(yīng)當(dāng)直接引導(dǎo)學(xué)生建立物理問題的模型了嗎？在此以前，還需要學(xué)習(xí)哪物理理模型的基礎(chǔ)？物理教師要意識(shí)到，建模與應(yīng)用物理公式有較大的差異.當(dāng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析物理問題的因素與物理現(xiàn)象產(chǎn)生規(guī)律之間的關(guān)系以后，僅僅意味著學(xué)生可以應(yīng)用現(xiàn)有的物理公式來(lái)分析這種關(guān)系，物理公式是一種前人總結(jié)出來(lái)的模型，而并非解決問題需要的模型.為了讓學(xué)生能夠針對(duì)每個(gè)具體的問題來(lái)建立模型，教師要引導(dǎo)學(xué)生掌握定量和定性這兩個(gè)物理問題的分析基礎(chǔ).

以我引導(dǎo)學(xué)生思考題3為例：參看圖1，圖1的電路中有一個(gè)滑動(dòng)變阻器，現(xiàn)測(cè)得其兩端電壓為9V，移動(dòng)滑片后，測(cè)得其兩端電壓變化了6V，如果通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流變化了1.5A，那么請(qǐng)分析以下的哪種描述是正確的？A．移動(dòng)滑片前滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值是4Ω；B．移動(dòng)滑片后滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值是4Ω；C．移動(dòng)滑片后滑動(dòng)變阻器兩端的電壓一定為3V；D．移動(dòng)滑片后滑動(dòng)變阻器兩端的電壓可能為15V.很多學(xué)生不能找到這一題的解題切入點(diǎn).

我引導(dǎo)學(xué)生思考，該題探討的什么問題？學(xué)生表示該題探討的是移動(dòng)滑片后給電路帶來(lái)了什么變化的問題.我讓學(xué)生思考，電路的變化與哪個(gè)公式有關(guān)？學(xué)生表示探討這一問題可應(yīng)用R=U/I這一公式.我引導(dǎo)學(xué)生再次思考，現(xiàn)在能讓這個(gè)電路產(chǎn)生變化的因素是什么？學(xué)生表示是電阻.因?yàn)樵陔娮璨蛔兊那疤嵯码妷?、電流都是固定?而電阻發(fā)生變化以后，電壓和電流兩項(xiàng)參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化.我引導(dǎo)學(xué)生思考，滑動(dòng)變阻可讓R產(chǎn)生哪種變化呢？學(xué)生經(jīng)過(guò)思考，表示可以讓電阻產(chǎn)生變大或變小這兩種變化.我引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合這一思路事例建立模型的方法.學(xué)生經(jīng)過(guò)思考，發(fā)現(xiàn)建立模型的方法就是：第一，找到需要探討的物理問題，在該次的學(xué)習(xí)中，探討的是電路的變化.第二，找到影響電路變化的因素，題3雖然看似好像電壓、電阻、電流都可能讓電路發(fā)生變化，然而電壓和電流的變化都與電阻有最直接的關(guān)系，所以影響電路變化的實(shí)際因素只有一個(gè)，就是電阻的變化.第三，找到電阻可能出現(xiàn)的變化，題3中可能出現(xiàn)的就是變大或變小這兩種變化.我引導(dǎo)學(xué)生了解，第一和第二，是將問題定量的探討，即學(xué)生要找到探討問題的核心和建立影響問題因素的數(shù)量關(guān)系.第三是將問題定性，即定量關(guān)系的變化會(huì)帶來(lái)物理問題性質(zhì)的變化，學(xué)生要結(jié)合性質(zhì)的變化來(lái)探討物理問題變化的規(guī)律.

教師要讓學(xué)生了解找到需要探討的物理問題及影響問題的因素，是定量的探討，定量探討的重點(diǎn)是學(xué)生找到需要探討的參數(shù)，通過(guò)觀察參數(shù)的變化找到影響物理問題的關(guān)鍵因素；在完成定量探討后，學(xué)生要鎖定關(guān)鍵因素的變化，結(jié)合變化的規(guī)律對(duì)物理問題定性.學(xué)生應(yīng)用了這樣的方法，就具備了基本的建模思路.

二、引導(dǎo)學(xué)生建立關(guān)系模型

當(dāng)學(xué)生具備了建模的基礎(chǔ)知識(shí)以后，教師可引導(dǎo)學(xué)生把物理模型應(yīng)用到基礎(chǔ)知識(shí)上，擬出物理公式，然后從物理問題探討的角度全面整合物理公式，建立物理模型.在這一環(huán)節(jié)，學(xué)生需要掌握的關(guān)鍵為如何整理公式建立模型.

由(式1)可得：1.5A(6Ω+R0)=U(電源)(式2);

并由(式1)可得：3A(1Ω+R0)=U(電源)(式3);

由(式4)可得：3A(3Ω+R0)=U(電源)(式2);

并由(式1)可得：1.5A(10Ω+R0)=U(電源)(式3);

結(jié)合以上的公式，由(式2)、(式3)分析，得電路圖2；由(式4)、(式5)分析，得電路圖3.

當(dāng)學(xué)生列出對(duì)物理因素影響的公式后，教師要引導(dǎo)學(xué)生從可變因素與不變因素兩個(gè)角度來(lái)整合因素.第一，教師要引導(dǎo)學(xué)生找出一個(gè)能夠完全描述出整個(gè)物理因素的公式，這個(gè)公式抽象的公式就是基礎(chǔ)模型；第二，教師要引導(dǎo)學(xué)生把不變因素和可變因素帶入到模型中，這就整合因素的關(guān)系；第三，教師要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已知條件來(lái)替代不變因素，然后從可變因素的角度來(lái)精確模型，使模型建立的需求能符合這個(gè)問題探討的需求，這就是物理問題的最終模型.比如在這次的學(xué)習(xí)中，學(xué)生在探討出R0這一不變因素后，需要探討出U和I的可變范圍，當(dāng)找出這一范圍時(shí)，便可確立物理模型.

初中物理教師的建模教學(xué)之所以存在低效化的問題，是與教師跳過(guò)了文本閱讀、科學(xué)思維、建模基礎(chǔ)這三個(gè)教學(xué)，直接要求學(xué)生學(xué)習(xí)建模知識(shí)的緣故.學(xué)生具有差異性，不是每一名學(xué)生都具備這樣的宏觀思維.教師在開展建模教學(xué)時(shí)，要依該次說(shuō)明的步驟循序漸進(jìn)的教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握建模思維的每一項(xiàng)技能，最終具備建模的能力.