浅析模型建构要素在初中物理实验教学中的应用与启示

浅析模型建构要素在初中物理实验教学中的应用与启示

吴中荣

鲤城区教师进修学校

摘要：物理核心素养制定的目的是让学生在学习物理课程的过程中形成正确价值观、必备品格和关键能力。模型建构能力对学生形成正确的科学思维能力，从而形成核心素养有重要的意义，以下对科学思维要素的模型建构要素在初中物理实验教学中的应用进行了探讨，以供参考。

关键词：科学思维；初中物理实验；模型建构；

引言

科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素，科学思维能够促进学生由“学会”转变为“会学”，从而掌握探索未知客观世界的物理思维方法，而模型建构能帮助学生更好的将抽象事物转化为形象事物，从而学好物理，因此，教师作为教学的主角需要掌握模型建构的方法，并在教学中渗透使用。

一、提升教师素养，提高模型建构教学能力

（一）、改变教学理念，提高模型教学质量

1、学生的物理科学素养的培养主要靠广大物理教师来实现，教师要明确核心素养的内涵及外延，明确学生模型建构的重要性，才能凝神聚力，培养学生的科学思维能力。首先，教师要意识到模型建构能力对物理学科学习的重要性，对学生模型建构能力的培养有强烈的责任心。其次，初中物理课程标准中明确要求物理教师要培养学生关注物理概念的建立和物理规律的形成过程，帮助他们学会建立物理模型，引导学生从中感悟科学方法的应用，逐步养成质疑、反思的科学思维习惯，让学生逐步学会终身学习的能力和意识。

2、学生的模型建构能力也会随着年龄及知识的迭加获取而不断改变，教师要在教学中不断调整教学手段和教学设计理念，更多注重学生科学思维层面的发展，适时设计出符合学生发展的教学设计，逐步螺旋式上升的设计出学生模型建构能力发展的培养目标，然后逐步对学生的模型建构能力进行培养。

（二）、提升教师“内功”，做好提升学生模型建构能力的基本条件

1、加强教师信息化水平，提升技术手段

《义务教育物理课程标准（2011年版）》中提出了“模型建构”的教学要求。物理学科的很多概念都涉及到比较抽象的思维，许多复杂问题的解决必须转化为物理模型来辅助理解，而物理模型的建构往往需要应用一些多媒体辅助手段，因此，教师的信息化技术水平将直接影响到多媒体手段的应用，必须提升教师的信息化水平。

2.正确理解物理模型的内涵，熟悉物理模型

初中教材中的物理模型是物理学们通过丰富的想象、严谨的推理和恰当的实验、推导等途径得出的理论精髓，适用于初中物理教学中的常用物理研究对象的简化和解释。教师应熟知初中物理教材中涉及的物理模型，知其然，知其所以然，才能做到在教学过程中根据学情灵活运用建构的模型，帮助学生提升学习理解能力和迁移创新能力。

二、培养学生进行模型建构的能力

模型建构是学生应该具有的重要的学习能力，具体表现为学生通过学习获得的，从实际经验中提取事物或过程的特征，形成物理概念或规律的能力；科学建模又是学生可以具有迁移创新能力的前提条件，具体表现为学生通过学习模型建构，在陌生物理问题情境中主动合理地建构模型，借助模型进行思考、判断、寻求解决问题的方法。初二年的学生刚接触物理，对许多知识点掌握的并不够深入，所以对问题的解决并不能做到面面俱到，建立信息之间的联系能力较弱，认识的模型较少，应用模型的能力较差，因此，培养学生这方面的能力尤其重要。

（一）、模型构建对学生的作用

1、模型建构帮助学生认识简单物理现象

一个完整的物理问题是由许多因素构成，但是其核心问题是认识它的关键，而模型建构是合理排除干扰因素或次要因素，抽丝剥茧，抽取主要因素后对事物本质进行研究的重要科学方法。通过模型建构进行研究事物，从而认识所研究事物的本质规律，发现所研究事物的其他价值，也是课标对要求学生掌握的一个重要能力。

2、模型建构能更好的帮助学生提升物理认知水平。

从复杂的具体到简单的抽象，这一转化能够有效的帮助学生促进认知的发展。学习物理，研究探索是一种很重要的能力，让学生通过探索发现事物的本质，在整个过程当中，找到对所研究事物的核心难点，通过假设演绎，理想类比等方法，简化并模拟出一个个能展示事物自身规律的模型，不仅能培养学生建立起模型的能力，还在此过程中让学生掌握了科学知识，促进他们认知和创新性思维的发展，进而掌握物理知识、形成物理思维，通过模型的构建不仅让学生掌握知识，还培养了他们的情感价值。

（二）、利用实验创设情境，构建物理模型

物理学的很多概念和规律都是从实际生活情境中总结、简化、抽象出来的，因此在课堂上利用实验创设生活中学生熟悉的、与物理概念和规律相关的生活情境，让学生有目的地审视生活中的情景，在此基础上进一步将生活情景简化，抽象、构建出物理。

1、在初中物理课堂教学中，很多学生虽然对物理基础知识理解得很深刻，但学生也只是单一构建了知识框架，而核心素养却不一定得到发展。为了激发学生模型建构的意识，教师可以为学生创设实验学习情境，导入物理模型，为提升学生模型建构能力创造有利的条件，使学生解决复杂问题的能力得到提升。例如，在进行沪科版九年级《科学探究：串联和并联电路的电流》这节的教学中，教师将电流与水流进行类比，创设水流的情境，并适时的展示水车的模型或视频，建立简单的物理模型，让学生在大脑中建立电流的概念。

2、利用简单实验，建立物理模型，让学生感受建模过程。比如，在讲八年级沪科版《杠杆的平衡条件》这节时，教科书一开始给的杠杆的定义很简单，但学生要从知道到应用，还有不少距离，因此，课堂上，教师可以多给学生准备一些器材，比如：羊角锤、钳子、剪刀、扳手等，根据定义，学生要先找出这些工具的支点，然后探寻这些工具如何绕支点转动，从而对杠杆的定义有一个比较清晰的认识，并且学会迁移，将杠杆的定义进行更广泛的应用。在此过程中学生感受了杠杆模型的建立过程，体验了如何建构一个简单的物理模型，并提升了模型建构能力。

结语：物理是一门以实验为基础的学科, 科学素养的形成依托于有效的实验教学，以模型建构为桥梁的物理实验教学，合理、有效的利用学生学习物理过程中的心理和生理特点，发展了学生的模型建构意识，促进了学生模型建构能力的发展，为学生科学思维的发展起来关键作用。

［参考文献］

[1]义务教育物理课程标准（2011年版）北京师范大学出版社2017.

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[4] 顾红霞 以模型建构促进物理概念进阶的实践与思考 中学物理 2021（3）2-5