物理屬于高中課程體系中一門比較難的科目，知識(shí)內(nèi)容較為復(fù)雜和抽象，學(xué)起來較為困難，對(duì)學(xué)生的綜合能力要求較高，他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中往往會(huì)遇到不少障礙，教師只有采用科學(xué)合理的教學(xué)方法，才能實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。在新一輪課程改革持續(xù)深入的背景下，高中物理教師引入模型教學(xué)法，通過建構(gòu)模型帶領(lǐng)學(xué)生深入分析與探究物理，使其在模型輔助下增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理知識(shí)的主動(dòng)性，促進(jìn)他們對(duì)物理原理的理解、掌握和應(yīng)用。

一、高中物理模型建構(gòu)教學(xué)方法的重要作用

（一）把抽象的物理問題變得具體

在高中物理教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)對(duì)部分物理問題進(jìn)行分析和研究，精準(zhǔn)描述是基本要求。許多物理問題都較為復(fù)雜，學(xué)生很難直接對(duì)問題進(jìn)行精確、完整的探究，如對(duì)“場(chǎng)”這一概念，是看不見、摸不到的，研究時(shí)通常無法下手，這時(shí)，教師可借助模型教學(xué)引入電場(chǎng)線、磁場(chǎng)線等知識(shí)，將“場(chǎng)”的問題變得形象、直觀起來，還顯得更為簡(jiǎn)潔與具體，助推學(xué)生更好地學(xué)習(xí)、分析與掌握物理知識(shí)。

（二）促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理理論知識(shí)的理解

在高中物理教學(xué)中，引入模型教學(xué)與建立物理模型，最為關(guān)鍵的一個(gè)因素便是物理模型可以充分展現(xiàn)出一些特殊的物理現(xiàn)象與問題，且在研究與分析物理模型的過程中找到處理問題的方法與竅門。例如，在學(xué)習(xí)“機(jī)械能守恒”這部分內(nèi)容時(shí)，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生建立“功為能量轉(zhuǎn)化的量度”這樣一個(gè)概念模型，他們便能夠全面把握和準(zhǔn)確理解“功”與“能”這兩個(gè)物理概念，使學(xué)生了解這兩個(gè)概念之間存在的差異與關(guān)系，從而系統(tǒng)、全面地理解物理原理及規(guī)律。

（三）有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力

當(dāng)研究越深入，就可以感覺到部分物理過程和現(xiàn)象就顯得越復(fù)雜，當(dāng)處理一些高難度物理問題時(shí)，提出的要求是更為簡(jiǎn)潔與精準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)這一目的，離不開物理模型的輔助與支持，借助物理模型展開分析能夠激活學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)能力。例如，在研究物體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，大部分人都認(rèn)為是力在維持物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，直至伽利略把理想實(shí)驗(yàn)提出來以后，才真正地揭示出真理。其實(shí)理想實(shí)驗(yàn)即為對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行觀察和分析，尋找存在的規(guī)律，據(jù)此建立出物理模型，再深入探索物理模型，預(yù)測(cè)將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果。故在高中物理教學(xué)中建構(gòu)模型，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與創(chuàng)造意識(shí)，幫助學(xué)生逐步形成對(duì)問題進(jìn)行邏輯思考的好習(xí)慣，改善與提升學(xué)生整體物理素養(yǎng)。

二、高中物理教學(xué)中常見的模型

物理模型指的是依托基本物理學(xué)，將一些具體問題展開簡(jiǎn)單處理和加工以后進(jìn)行解決的一種特殊思維形式，可以根據(jù)真實(shí)情況進(jìn)行求解、推理和驗(yàn)證，最終獲得預(yù)期結(jié)論，并能夠深入理解所研究的物理對(duì)象。在高中課程體系中，物理學(xué)科同其他學(xué)科相比而言顯得更為復(fù)雜和抽象，學(xué)生難以透徹理解一些特殊公式及概念，如果不及時(shí)掃除學(xué)習(xí)障礙，將會(huì)影響他們后續(xù)學(xué)習(xí)物理的態(tài)度和興趣。在高中物理教學(xué)中建構(gòu)模型，能夠?qū)⒁恍┪锢砗诵闹R(shí)以模型樣式形象、直觀、簡(jiǎn)潔地展示出來，把物理本質(zhì)保留下來，輔助他們深刻理解相關(guān)知識(shí)，促進(jìn)既定教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。比較常見的物理模型包括下列幾種：

（一）對(duì)象模型

對(duì)象模型是根據(jù)研究對(duì)象的特點(diǎn)，結(jié)合研究要求與目標(biāo)，從中找出關(guān)鍵的因素，忽略或者淡化次要因素，構(gòu)建出體現(xiàn)研究對(duì)象物理特征的抽象化、理想化的模型，且可以反映出物理現(xiàn)象的內(nèi)部核心，如波爾模型、光線、盧瑟福模型、點(diǎn)光源、理想氣體、單擺運(yùn)動(dòng)、離子與質(zhì)點(diǎn)等。

（二）過程模型

大部分過程模型都體現(xiàn)在物理過程里面，重點(diǎn)研究的是物理模型本質(zhì)及需求，通常來說，物理過程都較為復(fù)雜，會(huì)受到多個(gè)因素的影響，大多數(shù)情況下都需要忽視次要因素，關(guān)注物理對(duì)象包含的主要因素，成為一種能夠把物理過程直接反映出來的理想模型，如自由落體運(yùn)動(dòng)和勻速直線運(yùn)動(dòng)等。

（三）條件模型

在高中物理教學(xué)中，遇到的條件模型數(shù)量并不是特別多，不過條件模型可以對(duì)所研究物理對(duì)象的外部條件進(jìn)行處理，目的是讓這些外部條件達(dá)到一種理想狀態(tài)，以不受外部條件的影響為前提構(gòu)建出相應(yīng)的物理模型，如均勻介質(zhì)與光滑的斜面等均屬于條件模型。

（四）結(jié)構(gòu)模型

結(jié)構(gòu)模型是以實(shí)驗(yàn)操作與觀察作為基礎(chǔ)，借助物理思考與思維，對(duì)物理對(duì)象之間的相互作用、運(yùn)動(dòng)規(guī)律與本質(zhì)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容建立的模型，如準(zhǔn)量子化原子模型、原子核式結(jié)構(gòu)模型、分子電流假說等。

三、高中物理模型建構(gòu)及具體教學(xué)流程

通常來講，在高中物理教學(xué)中通過構(gòu)建物理模型設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，需要按照以下流程實(shí)施，以確保各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。

（一）創(chuàng)設(shè)情境

在高中物理教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情境時(shí)，往往要用到多種多樣的教學(xué)方法與手段，包括實(shí)物、實(shí)驗(yàn)、信息技術(shù)、語言描述等，教師指引學(xué)生把日常生活中所遇到的部分問題與情境通過構(gòu)建物理模型的方式呈現(xiàn)出來，直觀化地展示到他們面前。在這一環(huán)節(jié)，教師可以要求學(xué)生積極踴躍地參與到所創(chuàng)設(shè)的情境當(dāng)中，目的是進(jìn)一步提升他們學(xué)習(xí)物理知識(shí)的積極性，以此做好模型教學(xué)的準(zhǔn)備工作，使其思維被激活，自覺思考與分析相關(guān)物理知識(shí)。

（二）準(zhǔn)備建模

在準(zhǔn)備建立物理模型環(huán)節(jié)，教師可以提前把班內(nèi)學(xué)生劃分成多個(gè)學(xué)習(xí)小組，指導(dǎo)他們以小組為基本單位合作建模。在正式建立物理模型之前，師生雙方均需了解建立物理模型的具體思路，根據(jù)對(duì)實(shí)際問題的研究來科學(xué)構(gòu)建模型。同時(shí)，高中物理教師需做好導(dǎo)向工作，借助相應(yīng)的任務(wù)或者問題指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有序觀察、分析和探討，在整個(gè)模型構(gòu)建過程中給予適時(shí)點(diǎn)撥和提示，使其做好充足的準(zhǔn)備工作。

（三）建構(gòu)模型

在高中物理模型建構(gòu)教學(xué)中，教師需以研究物理對(duì)象的基本特征為依托，注重微觀和宏觀之間的靈活轉(zhuǎn)變，據(jù)此有效培養(yǎng)學(xué)生的感性思想與認(rèn)知能力，引導(dǎo)他們圍繞所學(xué)內(nèi)容與情境順利建立出相應(yīng)的物理模型，當(dāng)構(gòu)建好物理模型以后，還要注重對(duì)模型剖析和歸納，進(jìn)一步優(yōu)化物理模型，使其整體學(xué)習(xí)效率變得更高。

（四）反饋評(píng)價(jià)

反饋評(píng)價(jià)作為高中物理模型建構(gòu)教學(xué)中的結(jié)尾環(huán)節(jié)，教師既要刻意鍛煉學(xué)生采用物理模型處理實(shí)際問題的能力，還要讓學(xué)生結(jié)合之前的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，不間斷地完善和優(yōu)化個(gè)人學(xué)習(xí)策略。同時(shí)，要以學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況為依托，做好點(diǎn)評(píng)工作，注重對(duì)他們學(xué)習(xí)過程、結(jié)果的反饋與評(píng)價(jià)，使他們的物理學(xué)習(xí)能力與知識(shí)水平得到進(jìn)一步的升華。

四、高中物理模型建構(gòu)及教學(xué)方法的應(yīng)用

（一）關(guān)注建構(gòu)物理模型過程，有效增強(qiáng)學(xué)生的物理思維

抽象思維作為常見的思維方式，能夠從事物中的多個(gè)復(fù)雜屬性中提煉分析其本質(zhì)屬性，去除其他的屬性。在高中物理模型教學(xué)中，物理模型的建構(gòu)其實(shí)就是一個(gè)特殊的抽象思維過程，每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都是鍛煉和改善學(xué)生思維能力的大好機(jī)遇，高中物理教師在課堂教學(xué)中應(yīng)呈現(xiàn)出一些比較常見的模型建構(gòu)思維過程與方法，帶領(lǐng)學(xué)生親身經(jīng)歷物理模型的建構(gòu)歷程，使其分析、概括、對(duì)比、綜合、推導(dǎo)等多項(xiàng)物理思維均得到有效增強(qiáng)。

例如，在進(jìn)行“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí)，可以通過構(gòu)建自由落體運(yùn)動(dòng)模型的方式帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)。本節(jié)課中，怎樣消除他們受已有生活經(jīng)驗(yàn)的影響是難點(diǎn)所在。這時(shí)，教師可采用現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)的方式來創(chuàng)設(shè)情境，先把一枚一元硬幣與A4紙從同一高度同時(shí)釋放，再現(xiàn)生活現(xiàn)象，讓學(xué)生看到質(zhì)量不同的物體沒有同時(shí)落地。再把白紙揉成團(tuán)，重復(fù)剛才的操作，比較哪個(gè)物體下落的速度快，學(xué)生可以看到兩者幾乎同時(shí)落地，使其產(chǎn)生思維沖突。接著，教師引領(lǐng)學(xué)生思考原因所在，即物體下落速度不同受到空氣阻力的影響，提醒他們猜想假如在不受空氣阻力影響下質(zhì)量不同的物體下落速度會(huì)如何，讓學(xué)生展開自由思考、交流與探討，分享各自的看法與觀點(diǎn)。之后，教師演示牛頓管實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生得到“在不受空氣阻力影響下，質(zhì)量不同的物體下落速度一樣”的結(jié)論，隨后借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)他們深入探究物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，使其順利建立出自由落體運(yùn)動(dòng)模型。

（二）借助物理模型解答試題，訓(xùn)練學(xué)生的模型思維能力

模型思維具有綜合性的特點(diǎn)，它結(jié)合具體的問題，進(jìn)一步構(gòu)建知識(shí)架構(gòu)，采取系統(tǒng)化方法，解答實(shí)際物理問題，廣泛適用于多個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域。在高中物理模型建構(gòu)教學(xué)過程中，重點(diǎn)是增強(qiáng)學(xué)生的建模意識(shí)，使其可以透徹理解和牢固掌握一些物理現(xiàn)象的內(nèi)涵，讓他們處理問題時(shí)學(xué)會(huì)遷移應(yīng)用所學(xué)知識(shí)及技能，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，高中物理教師需要把側(cè)重點(diǎn)放在模型構(gòu)建過程方面，引導(dǎo)學(xué)生將物理題目中的情境抽象出模型，訓(xùn)練他們的模型思維能力。

例如，在進(jìn)行“彈力”教學(xué)時(shí)，彈簧是生活中常見的物體，為了讓學(xué)生掌握彈力知識(shí)，解決相關(guān)的問題，教師可以指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建彈簧模型，以分析受力情況和能量為主。在分析受力情況時(shí)，彈簧在拉伸的同時(shí)會(huì)釋放出彈力，結(jié)合胡克定律，得到F=kΔx，當(dāng)彈簧拉伸的長(zhǎng)度等于壓縮的長(zhǎng)度時(shí)，彈力的方向相反，大小一樣。如圖1所示，有一光滑水平面，O點(diǎn)是彈簧原長(zhǎng)度的位置，且OM=ON，在M，N之間，物塊受到相同的彈簧彈力，彈簧形變需要時(shí)間，不會(huì)突然出現(xiàn)變化。從能量層面分析，彈簧是一種能量?jī)?chǔ)存裝置，當(dāng)受到外力作用時(shí)，會(huì)自動(dòng)將能量存儲(chǔ)，恢復(fù)時(shí)，則釋放能量，如果摩擦力忽略不計(jì)，彈簧使得物塊能力變化固定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)方式則出現(xiàn)變化。如圖2所示，光滑水平面上的物塊以v的速度向左按壓，彈簧恢復(fù)后，物塊會(huì)按照速度v向右進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

（三）依托物理模型變換過程，增強(qiáng)學(xué)生的等效思維能力

物理是高中課程體系中一門難度較大的科目，不少學(xué)生都表示，上課時(shí)聽得津津有味，到做題環(huán)節(jié)卻困難重重，他們通常表示很困惑，雖然掌握課本中的不少物理公式，但遇到新的情境時(shí)顯得不知所措。主要原因是學(xué)生缺乏由實(shí)際問題中把物理模型抽象和構(gòu)建出來的能力。這時(shí)，教師可利用模型教學(xué)增強(qiáng)他們的等效思維，使其把給定的物理現(xiàn)象抽象成模型，同熟悉的模型做對(duì)比，找到共同特征與差異，讓他們獲得解題思路與方法。

例如，如圖3所示，某帶有光滑弧形軌道且質(zhì)量為m的小車，將小車放在光滑水平面，鐵塊質(zhì)量為m，以v的速度沿軌道水平端移動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至一定高度以后會(huì)自動(dòng)往下回返，請(qǐng)問當(dāng)該鐵塊回返至小車右端時(shí)將會(huì)（ ）。

A.在速度v下平拋運(yùn)動(dòng)

B.在大于速度v下平拋運(yùn)動(dòng)

C.保持靜止

D.進(jìn)行自由下落

解析：由于這個(gè)鐵塊和小車共同組建一個(gè)系統(tǒng)，在整個(gè)過程中沒有受到外力的影響，根據(jù)機(jī)械能守恒定律能夠判斷出機(jī)械能不會(huì)損失，將這個(gè)小鐵塊滑動(dòng)到小車圓弧軌道后回返的過程，采取等效處理的方式，即兩個(gè)質(zhì)量相同的小球，其中一個(gè)小球以v的速度與另一個(gè)靜止小球發(fā)生彈性碰撞，此時(shí)，速度出現(xiàn)交換，所以，當(dāng)鐵塊返回至小車右端，以地面為參考，小車的速度是v，鐵塊的速度是0，那么鐵塊會(huì)自由下落，所以D選項(xiàng)說法正確。

（四）結(jié)合物理模型優(yōu)化教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生的類比思維能力

類比思維即根據(jù)兩個(gè)所研究的對(duì)象，結(jié)合部分屬性類似來推測(cè)其他屬性的一種特殊方法。對(duì)于高中物理建構(gòu)模型教學(xué)而言，教師要把握好教學(xué)契機(jī)，先根據(jù)題干內(nèi)容從中構(gòu)建出相應(yīng)的物理模型，結(jié)合熟悉的模型進(jìn)行對(duì)比，如果本質(zhì)屬性不同，需要進(jìn)行辯證思考，找出存在的關(guān)系，得出相應(yīng)的結(jié)果，從原理上來講，這是對(duì)類比法的運(yùn)用，不僅可強(qiáng)化學(xué)生的類比思維能力，還能改善他們的解題能力。

總的來說，在高中物理教學(xué)活動(dòng)中，采用建構(gòu)模型的教學(xué)方法很有必要，教師應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)變教育理念與教學(xué)思路，盡量把模型建構(gòu)滲透到多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)里，據(jù)此統(tǒng)領(lǐng)全局，優(yōu)化課堂教學(xué)形式與流程，引導(dǎo)學(xué)生通過架構(gòu)物理模型來學(xué)習(xí)理論知識(shí)，且學(xué)會(huì)運(yùn)用模型來處理一些實(shí)際問題，使其切實(shí)體會(huì)到物理模型的重要性和實(shí)用價(jià)值，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。