摘 要：在核心素養(yǎng)的視角下，文章探討了如何通過物理模型教學(xué)法解決初高中物理教學(xué)銜接的難題。文章以高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)章節(jié)為研究對(duì)象，分析了初高中物理在知識(shí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法以及思維要求等方面的差異性，并詳細(xì)闡述了物理模型教學(xué)法在提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)、促進(jìn)初高中物理教學(xué)銜接方面所發(fā)揮的關(guān)鍵作用。此外，文章還提出了具體的教學(xué)策略和方法，并通過實(shí)例分析，展示了物理模型教學(xué)法在高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用效果，為解決初高中物理教學(xué)銜接問題提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；物理模型教學(xué)法；初高中物理銜接；運(yùn)動(dòng)學(xué)章節(jié)

教育改革強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，物理學(xué)領(lǐng)域的核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、探究和態(tài)度責(zé)任。初高中物理教學(xué)銜接是教育工作者關(guān)注的問題。物理模型教學(xué)法通過構(gòu)建模型簡化復(fù)雜問題，幫助學(xué)生理解并提升科學(xué)思維和問題解決能力。文章以高中運(yùn)動(dòng)學(xué)為例，探討物理模型教學(xué)法在初高中物理銜接中的應(yīng)用，旨在提升物理教學(xué)質(zhì)量。

一、初高中物理學(xué)科銜接的困境分析

（一）知識(shí)內(nèi)容的異質(zhì)性

分析教學(xué)內(nèi)容，初高中物理知識(shí)體系差異明顯。初中物理知識(shí)結(jié)構(gòu)簡單直觀，側(cè)重日常物理現(xiàn)象，知識(shí)深度廣度要求低，多用具象描述，少抽象邏輯。高中物理體系更系統(tǒng)深入，強(qiáng)調(diào)概念規(guī)律理解與應(yīng)用，抽象邏輯思維成分多。以下通過初高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)章節(jié)基礎(chǔ)概念闡述，展示知識(shí)點(diǎn)掌握要求的差異。

1. 運(yùn)動(dòng)物體的描述

在初級(jí)中學(xué)教育階段，運(yùn)動(dòng)物體的描述往往以具體化的實(shí)體為原型，例如飛機(jī)、火車等。而在高級(jí)中學(xué)教育階段，運(yùn)動(dòng)物體的描述則被抽象化為質(zhì)點(diǎn)，采用一種暫時(shí)忽略個(gè)別非本質(zhì)因素，以突出主要因素的處理策略。這一過程是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)對(duì)物理模型進(jìn)行建構(gòu)的抽象概括。此外，它也體現(xiàn)了物理學(xué)中忽略次要因素、專注于主要問題的思想方法。通過這一過程，學(xué)生能夠體驗(yàn)到構(gòu)建物理模型的思維模式。

2. 長度的測量

在初級(jí)中學(xué)教育階段，學(xué)生必須掌握長度單位的基礎(chǔ)理論、長度測量工具及其誤差分析的基礎(chǔ)知識(shí)，以及如何準(zhǔn)確運(yùn)用毫米刻度尺進(jìn)行測量和讀數(shù)。進(jìn)入高級(jí)中學(xué)教育階段，學(xué)生應(yīng)能精確描述物體的位置及其變化，掌握位移矢量的概念，并能夠區(qū)分位移與路程的差異。此外，學(xué)生還需學(xué)會(huì)利用位置坐標(biāo)軸精確表示物體的位置和位移。

3. 時(shí)間的基本單位及測量

在初級(jí)中學(xué)教育階段，學(xué)生必須掌握時(shí)間的基本單位及其測量的常規(guī)工具，并能進(jìn)行基礎(chǔ)的讀數(shù)操作。至高級(jí)中學(xué)教育階段，學(xué)生需進(jìn)一步辨析時(shí)間與時(shí)刻的概念，并掌握運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行時(shí)間測量的技能。例如，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、光電計(jì)時(shí)器、頻閃照相技術(shù)以及超聲波測速儀等設(shè)備進(jìn)行精確測量。此外，學(xué)生應(yīng)能夠運(yùn)用時(shí)間坐標(biāo)軸精確描述時(shí)間相關(guān)概念。

4. 參照物

在初級(jí)中學(xué)教育階段，引入了參照物的概念，該概念用于判定物體是否處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。進(jìn)入高級(jí)中學(xué)教育階段，教材對(duì)參照物概念進(jìn)行了拓展，其應(yīng)用不再局限于單一物體，而是擴(kuò)展至由多個(gè)物體組成的系統(tǒng)。這一概念的深化，旨在為后續(xù)坐標(biāo)系構(gòu)建奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

5. 速度的概念

在初級(jí)中學(xué)教育階段，學(xué)生必須掌握速度的基本概念，即路程與時(shí)間的比率，并熟悉速度的度量單位，以便于理解物體運(yùn)動(dòng)的速率。進(jìn)入高級(jí)中學(xué)教育階段后，學(xué)生需要進(jìn)一步深化對(duì)平均速度定義的理解，即位移與時(shí)間的比率，并借助極限理論與微積分原理，精確掌握瞬時(shí)速度的內(nèi)涵。同樣的方式和方法定義了加速度的概念。

（二）學(xué)習(xí)方法的差異

在初級(jí)中學(xué)階段，物理學(xué)的學(xué)習(xí)側(cè)重于觀察與實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)對(duì)物理現(xiàn)象的直觀理解。學(xué)生在此階段的學(xué)習(xí)策略相對(duì)單一，主要依賴于記憶與模仿。進(jìn)入高級(jí)中學(xué)階段，物理學(xué)的學(xué)習(xí)則要求學(xué)生擁有更為發(fā)達(dá)的抽象思維與邏輯推理能力，學(xué)習(xí)策略更為多元化，涵蓋了自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等多種方式。

（三）思維要求的差異

初級(jí)中學(xué)階段，物理學(xué)學(xué)習(xí)側(cè)重形象思維，通過觀察現(xiàn)象構(gòu)建直觀概念。高中階段，要求學(xué)生發(fā)展抽象、邏輯和創(chuàng)新思維。例如，運(yùn)動(dòng)學(xué)中速度變化需矢量運(yùn)算理解，平均速度到瞬時(shí)速度的推導(dǎo)用微積分，解決運(yùn)動(dòng)學(xué)問題則依賴數(shù)學(xué)圖像等工具。

二、物理模型教學(xué)法在提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)中的作用

（一）培養(yǎng)物理觀念

通過構(gòu)建物理模型，學(xué)生能夠更深入地領(lǐng)會(huì)物理概念與定律，從而形成準(zhǔn)確的物理認(rèn)知。例如，在運(yùn)動(dòng)學(xué)領(lǐng)域，構(gòu)建質(zhì)點(diǎn)模型有助于學(xué)生理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)質(zhì)，而建立勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型有助于學(xué)生掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)的基礎(chǔ)定律。

（二）發(fā)展科學(xué)思維

物理模型教學(xué)法通過科學(xué)思維方法，如抽象思維、邏輯推理和分析綜合，幫助學(xué)生構(gòu)建和應(yīng)用物理模型，促進(jìn)科學(xué)思維能力的發(fā)展。例如，速度概念的形成展示了科學(xué)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性：在一定時(shí)間內(nèi)，位移越長，速度越快；在一定位移下，時(shí)間越短，速度也越快。比較不同時(shí)間和位移下物體運(yùn)動(dòng)的快慢，需要使用控制變量法和邏輯推理來定義速度。

（三）提高科學(xué)探究能力

在物理學(xué)的教學(xué)過程中，學(xué)生必須借助觀察、實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)分析等科學(xué)探究手段，驗(yàn)證并完善物理模型，從而提升其科學(xué)探究能力。以自由落體運(yùn)動(dòng)的研究為例，學(xué)生可實(shí)施實(shí)驗(yàn)以測定物體下落的時(shí)間與高度，進(jìn)而構(gòu)建自由落體運(yùn)動(dòng)模型，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)。

（四）增強(qiáng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

物理模型教學(xué)法旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神，理解物理知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題的重要性，提高科學(xué)素養(yǎng)和責(zé)任感。例如，通過自由落體運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建，回顧伽利略的研究，加深對(duì)科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感的理解。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)分析數(shù)據(jù)，避免主觀臆斷；在應(yīng)用模型時(shí)，考慮其局限性和適用性，培養(yǎng)科學(xué)思維。

三、運(yùn)用物理模型教學(xué)法突破初高中物理銜接困境的策略

（一）在高中物理教學(xué)中強(qiáng)化物理模型教學(xué)

在高中物理教學(xué)過程中，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)物理問題的特性構(gòu)建恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?。以質(zhì)點(diǎn)模型為例，教師需使學(xué)生理解該模型為一種理想化的抽象，僅適用于物體的形狀與尺寸對(duì)研究問題的影響可被忽略的情形。例如，在探討物體運(yùn)動(dòng)的描述過程中，可采用以下四種方法進(jìn)行闡述：首先是時(shí)間坐標(biāo)軸法；其次是位置坐標(biāo)軸法；再次是位置—時(shí)間坐標(biāo)系法；最后是速度—時(shí)間坐標(biāo)系法。

（二）結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)章節(jié)進(jìn)行具體教學(xué)實(shí)踐

采用勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型，解決實(shí)際問題。勻變速直線運(yùn)動(dòng)作為高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)的核心內(nèi)容，教師應(yīng)通過分析和解決實(shí)際問題，使學(xué)生掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和方法。例如，在探討汽車制動(dòng)問題時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建勻減速直線運(yùn)動(dòng)模型，并應(yīng)用速度公式及位移公式進(jìn)行計(jì)算。

四、實(shí)例分析

以自由落體運(yùn)動(dòng)為例，新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的描述為：“通過實(shí)驗(yàn)探究，掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。結(jié)合物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容，理解物理實(shí)驗(yàn)與科學(xué)推理在物理學(xué)研究中的重要性。”構(gòu)建自由落體運(yùn)動(dòng)模型，對(duì)于學(xué)生理解核心素養(yǎng)內(nèi)涵具有積極的促進(jìn)作用。

（一）基于特定情境提出研究問題

研究問題1：通過對(duì)日常生活中落體運(yùn)動(dòng)的觀察，揭示實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中的復(fù)雜性特征。

研究問題2：探究運(yùn)動(dòng)的根本動(dòng)因，嘗試排除次要因素的干擾。

研究問題3：實(shí)驗(yàn)所需器材包括一個(gè)光盤，以及三張與光盤等大且厚度相同的A4白紙片，分別命名為紙片1和紙片2。

研究問題4：如果沒有空氣阻力，運(yùn)動(dòng)情況如何？

（二）分析問題，展開探究

實(shí)驗(yàn)一：進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)觀察：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1：在相同高度同時(shí)釋放紙片1與紙片2，記錄觀察結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象2：在相同高度同時(shí)釋放紙片1與光盤，記錄觀察結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象3：在相同高度同時(shí)釋放紙片1與揉成紙團(tuán)的紙片2，記錄觀察結(jié)果。

學(xué)生可初步得出結(jié)論：空氣阻力是影響物體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的關(guān)鍵因素。

實(shí)驗(yàn)二：通過牛頓管實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄現(xiàn)象，以驗(yàn)證在單一重力作用下物體的下落運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為自由落體運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)三：采用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行測量，探究自由落體的加速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自由落體運(yùn)動(dòng)是一種初速度為零，加速度等同于重力加速度的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

（三）意義建構(gòu)，深刻理解

研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，深入理解其運(yùn)動(dòng)特性。

得出速度隨時(shí)間的關(guān)系式：v＝gt

位移隨時(shí)間的關(guān)系式：h＝[12]gt2

（四）學(xué)史回顧，情感提升

本研究通過文獻(xiàn)綜述，深入探討了伽利略在自由落體運(yùn)動(dòng)研究中的實(shí)驗(yàn)方法與邏輯推理過程。研究目標(biāo)在于細(xì)致解析伽利略如何利用科學(xué)證據(jù)構(gòu)建論證的思維模式，以及其運(yùn)用反證法等科學(xué)推理技巧。通過參與構(gòu)建自由落體運(yùn)動(dòng)模型，研究者能夠?qū)⒃撃Ｐ蛻?yīng)用于解決現(xiàn)實(shí)生活中相關(guān)問題的實(shí)際操作。此外，本研究還旨在通過學(xué)習(xí)伽利略基于實(shí)證資料挑戰(zhàn)傳統(tǒng)權(quán)威的歷史案例，培養(yǎng)研究者的批判性思維與創(chuàng)新意識(shí)。

五、結(jié)論

在核心素養(yǎng)的視角下，采用物理模型教學(xué)法能夠顯著解決初高中物理教學(xué)銜接中的難題。通過在初中階段融入物理模型的理念，并在高中階段加強(qiáng)物理模型的教學(xué)應(yīng)用，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)章節(jié)的具體教學(xué)實(shí)踐，有助于學(xué)生深入理解物理概念與規(guī)律，提升其科學(xué)思維及問題解決能力，從而實(shí)現(xiàn)初高中物理教學(xué)的有效過渡。展望未來，物理教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)持續(xù)致力于物理模型教學(xué)法的探索與創(chuàng)新，以期為學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)及物理教學(xué)質(zhì)量的提升做出更顯著的貢獻(xiàn)。