王遠(yuǎn)偉

寧陽(yáng)縣實(shí)驗(yàn)中學(xué) 山東 泰安 271400

引言

吉爾伯特認(rèn)為物理學(xué)是研究物理現(xiàn)象與規(guī)律的自然科學(xué),而科學(xué)研究本身便是不斷應(yīng)用建模來(lái)解決問(wèn)題的過(guò)程。一直以來(lái),建模思想在初中物理教學(xué)中得到廣泛深入的應(yīng)用,可以說(shuō)物理中最常見(jiàn)的問(wèn)題,如碰撞、運(yùn)動(dòng)、拋物等都可以運(yùn)用建模來(lái)構(gòu)造實(shí)際場(chǎng)景,使物理知識(shí)具體可感,有利于學(xué)生的理解。在初中物理教學(xué)中深入滲透建模思想,有利于幫助學(xué)生明晰物理知識(shí),并將抽象的物理知識(shí)學(xué)習(xí)化難為易、化抽象為具體、化陌生為通俗,最終提高課堂教學(xué)效果并提升學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

一、建模思想在初中物理教學(xué)中的作用與意義

(一)幫助學(xué)生深入理解物理問(wèn)題。學(xué)生在初中物理學(xué)習(xí)中容易遇到這樣的問(wèn)題：對(duì)知識(shí)能夠有效理解,但就是無(wú)法解決與知識(shí)有關(guān)的物理題目,其根本原因是對(duì)知識(shí)的理解還不夠到位,或無(wú)法從應(yīng)用的角度深入地辨析題目中的問(wèn)題。在教學(xué)中積極融入建模思想,能夠使學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到顯著提高。尤其在教授某些較為抽象、復(fù)雜的知識(shí)時(shí),引入建模思想,可以一定程度上將知識(shí)化難為易,化抽象為具體。例如,在學(xué)習(xí)光源、光的反射與折射這一部分的知識(shí)時(shí),如果只對(duì)光的特點(diǎn)進(jìn)行知識(shí)性的灌輸,學(xué)生需要具備很強(qiáng)的抽象思維能力才能深刻理解,而教師通過(guò)運(yùn)用光、凹透鏡、凸透鏡構(gòu)造物理模型,就可以有效地增強(qiáng)物理知識(shí)的直觀度,讓學(xué)生更容易理解光的特點(diǎn),從而能更加輕松地應(yīng)對(duì)這一部分知識(shí)的應(yīng)用問(wèn)題。

(二)提高學(xué)生利用物理知識(shí)解決問(wèn)題的能力。教師采用的物理模型應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)下的總結(jié)與改進(jìn),學(xué)生可以在觀察物理模型的建立中體會(huì)到科學(xué)探索的復(fù)雜與艱辛,為學(xué)生形成科學(xué)的物理探索素養(yǎng)打下基礎(chǔ),學(xué)生也可以在這個(gè)過(guò)程中提高應(yīng)變能力、邏輯思維能力與運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

(三)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。教師通過(guò)在物理建模中不斷探究、歸納、總結(jié),能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,也能夠讓學(xué)生在教師的悉心指導(dǎo)下體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣,充分感受物理的魅力,培養(yǎng)對(duì)物理學(xué)習(xí)更強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。

二、建模思想在初中物理教學(xué)中滲透的應(yīng)用措施

(一)利用建模思想模型化物理現(xiàn)象,促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的理解。物理是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科,但在實(shí)際教學(xué)中,許多學(xué)生僅僅是為了追求考試成績(jī)而學(xué)習(xí)物理,對(duì)于物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)的緊密聯(lián)系理解不深,也造成解決物理問(wèn)題的思維較為死板、應(yīng)試化,不利于學(xué)生科學(xué)的物理素養(yǎng)的形成。教師在初中物理的教學(xué)中建立物理模型,將物理知識(shí)與學(xué)生的實(shí)際生活結(jié)合在一起,并通過(guò)更加直觀的方式對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行分析與辨析,能夠?qū)⒔滩膬?nèi)容與實(shí)際生活緊密結(jié)合,讓學(xué)生意識(shí)到物理知識(shí)與實(shí)際生活息息相關(guān),從而提升學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣。

如在學(xué)習(xí)《汽化和液化》一課中,教師可以利用實(shí)驗(yàn)的方式模擬汽化現(xiàn)象,如用酒精燈加熱水至沸騰,當(dāng)水溫接近90度時(shí)可以安排學(xué)生每一分鐘記錄一次溫度并制作水沸騰時(shí)候的溫度與時(shí)間關(guān)系的曲線圖,讓學(xué)生深刻理解沸騰是一種在一定溫度下同時(shí)發(fā)生在液體內(nèi)部與表面的汽化現(xiàn)象,提升學(xué)生的課堂積極性與科學(xué)探索的欲望。

(二)利用建模思想模型化物理規(guī)律,提高學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解。有一部分物理定律乍看上去是與實(shí)際情況不符的,如牛頓的第一定律,學(xué)生在課堂上或許會(huì)就此產(chǎn)生迷惑,教師可以利用物理規(guī)律模型化的教學(xué)手段,通過(guò)對(duì)模型的探究讓學(xué)生自己體驗(yàn)、論證物理規(guī)律,從而更加深刻地理解物理規(guī)律。

牛頓第一規(guī)律認(rèn)為,如果沒(méi)有外力的作用,物體將保持靜止,或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。而在實(shí)際現(xiàn)實(shí)中并不存在不受外力作用的物體,因此如果不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,學(xué)生無(wú)法對(duì)這條定律產(chǎn)生直觀的認(rèn)識(shí),或許也會(huì)對(duì)牛頓第一定律產(chǎn)生懷疑,因此教師可以通過(guò)建立物理模型來(lái)實(shí)證“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,還是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因?”這一問(wèn)題。首先,教師可以利用“真空實(shí)驗(yàn)”證明阻力的存在與阻力產(chǎn)生的作用,其次,教師可以在課堂上采用“滑坡實(shí)驗(yàn)”的方式假設(shè)不存在阻力作用,讓學(xué)生探究小車(chē)是否會(huì)停下。通過(guò)物理模型展開(kāi)這樣的實(shí)驗(yàn),能夠讓學(xué)生主動(dòng)轉(zhuǎn)入對(duì)物理模型的思考之中,也能提高物理知識(shí)在學(xué)生心中的可信度,促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理規(guī)律更深入的理解。

(三)利用建模思想模型化物理問(wèn)題,提升學(xué)生的解題能力。首先,教師應(yīng)當(dāng)在課堂中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理模型產(chǎn)生深入的認(rèn)知與理解,讓學(xué)生知曉任何物理習(xí)題都是根據(jù)物理規(guī)律、物理模型的設(shè)計(jì)構(gòu)成的,因此通過(guò)找尋物理習(xí)題中事物的聯(lián)系,能夠快速找到解決問(wèn)題的思路。其次,教師也應(yīng)當(dāng)在課堂中注重對(duì)物理模型的挖掘,從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的物理解題思維。

例如這道題：如圖,木棒與圓木之間不滑動(dòng),以地面為參照物,當(dāng)圓木向前方滾動(dòng)1M時(shí),求上方的木棒向前滾動(dòng)的距離?

本題如果學(xué)生單就題目中的圖片進(jìn)行思考,很難得出正確結(jié)果,此時(shí)建模思想在解題中的應(yīng)用作用就已十分明顯：可以將圖中的裝置建模為一個(gè)動(dòng)滑輪,即木棒是動(dòng)滑輪中的細(xì)繩,圓木是動(dòng)滑輪中的滑輪,則可以簡(jiǎn)單地得出木棒向前移動(dòng)的距離為2 M,這就大大提升了解題的效率。

通過(guò)這樣在實(shí)際問(wèn)題中滲透模型思想,學(xué)生能夠輕松地發(fā)現(xiàn)題目中事物之間的物理聯(lián)系,將問(wèn)題與物理模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化。教師在課堂教學(xué)中應(yīng)當(dāng)有意地將物理建模思想滲透給學(xué)生,讓學(xué)生高效解題、輕松學(xué)習(xí)。

結(jié)語(yǔ)

物理建模思想是物理教學(xué)中嚴(yán)密而科學(xué)的一種思維方法,將教學(xué)內(nèi)容與建模思想結(jié)合起來(lái),可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的物理思維,提高學(xué)生利用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用能力。教師應(yīng)當(dāng)積極帶領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)物理建模,領(lǐng)悟這種科學(xué)的思維過(guò)程,最終促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的提升。