高中物理模型的建构及教学方法探讨

高中物理模型的建构及教学方法探讨

罗智强

莆田第四中学  351100

摘要：物理学是以实验为基础与各学科交叉性和实践性强的一门科学,高中物理课程是自然科学领域中体现物理学科本质、重视基础性和选择性、适应时代性的一门基础课程。本文通过研读新课程标准，分析中学物理教材内容和组织、学生的认知结构等结合研习、见习的体会，谈谈笔者在培养学生模型建构能力的一些思考与设想。

关键词：高中物理模型；建构；教学方法

引言

在新一轮课程改革中，新课标进一步明确了中学教育的定位、优化课程结构、强化了课程有效实施的制度建设保障，对学校、教师以及学生都提出了不同层次的要求和所期望达到的成果，并对课程方案做了调整，主要以核心素养为导向对教学内容、教学设计、教学评价等方面提出新要求，更加注重课程内容的情境化，关注学生思维、培养学生社会责任感、创新精神、实践能力等相关内容。研究和制定了各阶段核心素养所要达到的水平层次和学业标准。可见，新课标对各方面都落实到具体环节且更加具有指导意义。

1理解模型建构

1.1模型建构的含义

“模型建构”是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程。它是一种科学的实践活动，是确定研究对象或者研究问题的过程，也是学习物理概念和规律以及解决实际问题的关键环节。在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。

1.2模型建构的三个要素

模型建构的三个要素是指情境、问题和过程。情境是模型建构的载体和展开基础，问题是模型建构展开的推进器，过程是指模型建构强调经历和体验。高中物理教学中的模型建构，关键是要在情境中，设计与物理学有关的、有逻辑层次的系列问题。学生在问题的引领下，通过解决这些相互关联的系列问题，经历模型建构的思维活动过程，从而体会和学习模型建构的方法。总体概括为：以情境为载体，通过问题引领，经历模型建构的过程。

2高中物理模型建构教学中存在的问题

2.1教师对物理模型的认知水平不足

针对高中物理模型的建构教学来说，教师作为教学活动的设计者与实施者，对物理模型建构的认知水平是学生掌握物理科学思维方法的基础，也是学生能否灵活运用物理模型处理实际问题的关键所在．但是部分高中物理教师的教学目的太过功利化，在平常教学中强调学生对物理概念、定义的理解和记忆，把更多的时间用来“授之以鱼”，却很少“授之以渔”，没有意识到科学思维方法的价值和重要性。物理模型的建构是一种十分重要的科学思维方法，因为一些教师对物理模式的认知不足，没有认识到物理模型建构与应用过程对学生能力的培养作用，不会科学创设良好教学情境，引领他们通过建构物理模型与运用熟悉的物理模型来处理问题。

2.2缺乏依托生活建构物理模型训练

模型的建构离不开大量生活化素材的辅助与支持，在真实情境中构建和运用物理模型，是对生活化教学理念的真正落实和践行，这充分表明生活对构建物理模型的重要性。近些年来，以生活为依托的高中物理习题变得越来越多，对学生把生活问题转变成物理问题且利用物理模型解决问题的要求明显提高，这就需要他们在教师引导下切身经历模型的建构与运用过程．事实上，不少高中物理教师在教学过程中，缺乏依托生活建构物理模型的训练，并没有明确学生的中心地位，没有完全放权，也没有做好组织者与引导者的角色，他们经常并未拥有建构物理模型的亲身经历，再加上自己承担着抽象概括出物理模型的建构工作，所以从过程和实际效果上看就削弱了物理模型建构过程中对其物理核心素养的培养作用。

3高中物理模型建构中的有效教学方法

3.1设计适切情境体会模型建构过程，掌握模型建构的方法

《2020修订版课标》提出“建构模型是一种重要的科学思维方法；质点、点电荷、匀强电场等物理概念和匀变速直线运动等物理过程都是物理模型。”教师在教学中要让学生体会建构这些物理模型的思维方法，理解物理模型的适用条件，能通过建构物理模型来研究实际问题。如果说教师解读新课标是在找“做什么”，那通过教学实践总结的解决路径就是回答“怎么做”。以“伽利略对落体运动的研究”一节为例，教师创设了四个情境，学生在“哪个物体的运动最简单”这个问题的引领下，通过对四个实际情境的定性分析，找到了影响落体运动的两个相关因素，接下来在探究“这两个因素是如何影响物体下落的”这个问题引导下，进一步开展定量研究。在运用控制变量研究的过程中，教师仍然创设了一系列的情境，例如，学生实验用到的纸片，为了减小空气阻力影响，纸片又改成了纸团，虽然实验器材没有改变，但是问题已经发生了变化。由于质量不同的纸团，无法控制其受到的阻力完全相同，教师又提供了新的情境——抽出空气的牛顿管，同时释放纸团和铁片，下落的速度快慢几乎相同。慢放实验现象，发现纸团比铁片下落得还是要慢一点点，由此进一步提出问题，假如去除了空气的阻力，情况如何？最后在高真空的环境下，让学生观察羽毛和球同时落地。在这个定量分析的过程中，抓大放小，当阻力的大小与重力相比可以忽略时，重力成为主要因素，阻力是次要因素，从而完成了模型建构。

3.2发挥任务驱动优势体验模型建构过程

在高中物理课程教学中，为做好模型建构工作，调动学生参与模型建构的积极性十分关键，教师可以运用任务驱动教学法，要求他们以小组合作的方式共同完成任务，使其体验构建物理模型的过程．高中物理教师应围绕所授内容精心布置任务，极力发挥出任务驱动的优势，驱使学生在小组内一起分析与处理问题，使其切实体会到建构物理模型的乐趣与意义，从而让他们积极踊跃地建构模型，不断提高自身的模型建构能力，促进核心素养的发展。

3.3聚焦问题设计引领学生思考

在教学中创设了适切的情境，接下来就是围绕情境设计模型建构导向的学习活动。模型建构关键是要在情境中设计与物理学有关的，有逻辑层次的系列问题，学生在问题的引领下，通过解决这些相互关联的系列问题，经历模型建构的思维活动过程，从而体会和学习模型建构的方法。例如在自由落体运动教学中所设计的问题，设计意图：从常见的生活情境引入课题，教师提问从哪种运动研究开始，用分类归纳的科学方法引出亚里士多德是如何研究运动和伽利略利用归谬法如何质疑越重的物体下落的越快，接着，学生在哪个物体运动最简单的问题引领下，对四个情境进行分析，提出下落快慢的影响因素是什么的问题，从而找到了落体运动的两个相关因素。再提出这两个因素是如何影响物体下落的？进一步运用控制变量法展开研究，在这个过程中，让学生体会空气阻力彻底去除并不符合实际情况，从而理解自由落体运动实际是一个与真实生活有一定差别的理想模型。抓大放小，当阻力大小和重力相比可以忽略时，重力成为主要因素，阻力是次要因素，从而完成自由落体运动模型建构。

结束语

模型建构能力的培养是一个长期过程，不能一蹴而就，需要贯穿在教学过程的始终，循序渐进的培养学生的模型建构意识和能力。本文通过对自由落体运动教学的设想，笔者认识到在物理课堂教学中创设贴近学生生活的实际情境，提出能引发学生思考的问题，不仅有助于激发学生求知欲，掌握模型建立的方法步骤，学会应用物理模型解决实际问题，也有助于学生思维得到提升，认知得到发展。

本文系福建省教育科学“十四五”规划2021年度课题“高考评价体系下物理学科关键能力培养策略研究”（FJJKZX21-042）研究成果。

参考文献

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[2]薛圣洁，王永超．高中物理模型建构教学中存在的问题及解决方案［J］．第二课堂(D)，2022(01):90－91．

[3]肖磊．对高中物理新课标中模型建构的认识［J］．河南教育(基教版)，2021(04):14－16．