初中物理高效课堂的建模研究

时间：2024-05-09

吴新娟

(江苏省宿迁市宿豫区第一初级中学江苏宿迁 223800)

目前初中物理教学仍然存在诸多问题，学生过于依赖教师的教学，对于知识的理解过于片面不够深刻，遇到新的问题将无法自主展开探究。在教学中建立合理的物理模型是有效改善这一教学问题的主要措施，让学生能够将知识从课本中抽离出来树立正确的模型观，提高学生对知识的自我探究与理解能力。因此如何准确把握物理问题，建立正确的物理模型就成为了广大教师需要探索解决的主要问题。

1.物理模型的相对概念

在初中物理教学中，建模思想主要是指学生使用所学习的综合物理知识构建一个可以从科学视角对物理知识加以阐述的可视图形。例如，在光的传播中可以利用线条代表光的传播方向和传播特征，在受力分析中利用箭头和图形来表达力的三要素的，可以全面为学习者提供物理知识的相关图形信息，而在实际物理教学中渗透建模思想有利于提升学生的物理学习能力，还能够让学生运用建模思维去思考物理问题，提高学生的物理知识应用能力，与之同时建模思维，还能够让学生拥有独特的创造性，能够科学完成物理实验，提高学生的实践动手能力。基于此，应当在物理教学中合理进行物理模型的设计。

与之同时，物理作为一门自然科学，所有物理知识都源自于科学家对日常生活世界的研究与观察，所以在物理知识的教学中，物理知识必须建立在一定的使用情境以及物理环境中，由于物理知识的情境化特点，所以离不开物理模型的构建不同物理知识之间存在一定的联系和相似性，这样就可以建立相应的物理模型，为学生构建整体化一的知识结构。能够帮助学生加强对物理知识的认识，并且达到知识迁移的教学效果。

首先，物理模型拥有实体模型和符号模型，能够在物理研究中将物理研究对象表现出高度的抽象性和代表性，所有物理实验和物理规律的研究都是建立在物理模型基础之上，想要研究物理使用环境中的相关变量则必须要利用物理模型来控制环境和相关条件的变化。

其次，物理模型的构建目的是要通过观察具体的物理情境现象，建立相应实验模型对物理情境加以解释，帮助研究者管理，解决实际问题。

物理模型的建立则需要选定物理模型以及具体使用情境的相关性运用语言或符号来描述相应的问题环境，同时引导学生根据情境结构逐一建立有规则的模型，对模型进行有效性分析，探索不同模型建立的合理性以及使用范围，从而对具体的问题情境加以分析与探讨。并且物理模型的应用还有助于学生知识迁移的学习效果，让学生在已经建立的模型基础之上，去对知识加以延伸和推演，学生则能够利用模型去解释与该物理知识的相关性问题，学生在逐渐学习与知识的推导中，将会形成迁移技巧。

2.物理模型的构建方法

2.1 构建物理建模基本情境。要在初中物理教学中帮助学生拥有物理建模思维，那么就必须要让学生从思维角度对物理知识加以探索，掌握物理建模思维，首先让学生明确物理建模的基本含义，学生可以了解到什么是建模，建模会对物理学习有什么样的作用，这样就能够引导学生了解物理知识，让学生寻找到物理实验中的相关变量，并且通过逐步的实验探究去找到变量关系。但目前绝大部分教师认为物理教学中，教师只需要为学生详细的讲解知识，即可置于学生对于知识的理解深度，则不用过度在意。就出现了传统传输性教学模式，这样的教学模式，虽然能够帮助学生详细解读物理知识，但是学生却只理解物理知识的浅层含义，缺乏物理原理的认识，也就减少了学生对于物理知识的主观认知过程，从而导致学生的学习较为肤浅。

2.2 抽象建模法。物理知识虽然来自于对日常生活现象的总结与分析，但是物理知识都具有一定的抽象性。而抽象性建模法主要是指根据物理的使用情境和具体条件，构建起相应合理的逻辑规律，同时找到合适简单的问题解决方法，有针对性的让学生从具体条件和问题中寻找出具体的问题解决思路，来帮助学生快速掌握问题，知识要点。

2.3 相似性建模法。相似性建模法主要是指学生必须要在学习过程中将较为相似的学习内容和物理知识进行统计分析，总结归纳其中所存在的同质特点，随后将这些特点从物理使用环境中抽离建设相应的使用模型。这样学生在遇到类似问题时，将会首先考虑该模型，从而寻找到问题的解决方法。

2.4 概括建模法。该模型的构建方法主要是指针对具有相似性物理问题，针对真实情境，对物理科学知识加以抽象和概括，并最终建立起物理模型的过程，该过程强调物理模型的概念选择，要能够从具体的模型中抽取出相应的物理概念和知识点，就要求物理模型的选择人员能够加强对环境和要素的准确把握。例如，在点电荷和周围形成电场分布的研究时，教师就可以引导学生将抽象的磁场知识从使用场景中抽离出来，随后将带电体体积和形状，以及所处的相对环境作为条件约束来进行研究，这样即可得出带电体的形状和体积将会直接影响到电荷的分布。

3.初中物理教学中构建模型的有效措施

3.1 利用多媒体来为学生演示具体物理情境。物理问题解决的最佳方式是通过建立物理模型，而学生是否能够全面掌握模型的使用环境以及模型建立是否科学合理，将会直接影响到物理模型的构建和使用质量，因此教师可以多利用多媒体来为学生演示物理知识的具体使用情境，让学生以更加直观的方式去理解物理知识的存在形式，从而帮助学生建立正确恰当的物理模型。对于初中学生来说，虽然已经初步具备了物理知识的自主学习能力，但是物理知识相对抽象，对于部分理解能力不足和抽象性思维不足的学生来说，学习难度较大，此时为了帮助学生快速理解物理知识，并且在脑海中生成物理知识的实际体验，那么就需要以更为直观的方式为学生讲解物理知识，但是在课堂中并不是所有物理知识都能够以实验来呈现，此时教师就可以利用多媒体的方式采用视频和图片以及音乐解说共同作用的方式来建立物理模型和物理情境，从而帮助学生提高对于物理知识的认识、理解。

例如，在声波的产生与传播教学中，声波在学生日常生活中是看不见也摸不着的物理现象，所以如果单纯使用语言描述来引导学生理解知识，则很难让学生融入教学活动，提高学生的学习效率，此时教师可以首先为利用多媒体展示声音在不同介质中的传播现象，如固体、液体、气体。随后还需要为学生展示声源抽真空实验。如声音在水中传播时，往往会溅起水花，如果水花消散，那么声波同时也会消失，通过这样更为直观的方式。就可以让学生很明显的感受到声音的传播，往往伴随着物体的振动。随后为了增强学生的实际体验，教师可以将学生划分为不同的学习小组让学生结合教师所展示的实验去对比分析。让学生通过自主实验去感受具体的物理情境，学习物理知识，并且对物理知识进行分析，小组实验过程中，学生之间相互影响相互帮助，则能够让部分抽象性思维不强的学生也可以快速完成实验，获得更为直观的物理知识认识。这样学生很快就会意识到声音的传播，必须要拥有介质，以及声音的传播特征。这样就在学生脑海中建立了声音传播的物理模型，加强了学生对于理论知识的认识与理解。同时为了让物理知识的教学具备对比性，教师还可以在教学活动中增加真空中闹铃的声音实验，利用多媒体为学生播放真空中闹铃声音的变化，这样学生就会通过视频发现在空气逐渐被抽离时闹钟的声音将会逐渐减少，而当空气完全抽离，则闹铃的声音也将同步消失。利用对比实验，让学生对物理知识拥有更为全面的认识，并且可以对物理生成属于自己的探究认识。加强学生理解，提高教学效率。

3.2 结合实际案例为学生构物理模型的对比情境。物理知识的应用都来自于学生的日常生活，为了提高学生对物理知识的应用与理解，则需要教师结合具体案例来为学生构建模型的对比情境，让学生可以将相应物理概念从使用情境中抽离提高对物理概念的理解。并且教师所组织汇总的物理现象都源自于学生的实际生活，能够快速激发学生的日常生活经验，让学生从日常生活出发完成知识的探究学生就会具备物理知识生活化思维，让学生在日常生活中也可以从科学的角度去分析日常生活现象，不断总结归纳物理知识，从而帮助学生无论在任何时刻都可以加强物理学习。

例如，在浮力的教学中，教师可以为学生讲解：“死海不死”、游泳以及轮船的作用原理。随后向学生提出引导性问题“为什么人在死海中可以直接漂浮在海面，而游泳运动原则必须要奋力拍水才能够不沉入水中，轮船为何会永久漂浮于水面上？”由于学生在日常生活中并未真实体验过死海的实际情况，并且部分学生没有学过游泳，也无法理解人在死海中漂浮的实际情况。为了帮助学生更为清晰的去完成知识竞技，再完成案例讲解之后，教师就可以为学生提供相应的物理实验器材让学生构建不同的物理模型，为学生准备不同类型但大小形状相同的木块，让学生分别将这些木块放入水中，学生很快就会发现部分木块漂浮于水上，而部分木块沉于水下，随后让学生在水中加入实验模拟死海的实际环境学生在加盐的过程中，很快就会发现部分原来沉于水下的木块将会逐渐浮于水上，通过这样的教学活动，学生很快就会意识到水的府邸实际上与水中的含盐量有着正比关系，这样就能够帮助学生在现实生活与实际实验中去理解物理知识，学生的物理实际应用能力也将会得到有效提升。学生将很快从不同的物理实验对比寻找出物理知识的使用结构和相似性，从而有效提高学生对物理知识的应用与理解能力。

3.3 引导学生学会阅读物理文本。在初中教学阶段，很多教师存在一个错误的观点，就是教师经常将个人的学习经验与学生的学习经验混为一谈认为在物理教学中所有学生都能够通过简单的情境阅读来完成对物理知识的理解，学生对于物理知识的认识很容易，仅仅停留在课本表面，无法加强学生的学习效率。但在实际教学中阅读文本作为重要的教学引导工具，又是教学活动中必不可少的组成元素，此时教师就应当改变教学引导方法，让学生从更加简单易懂的层次去理解物理文本，并且在脑海中生成与物理文本相对应的物理实验活动，通过长时间的训练就能够为学生打造一个良好的物理文本阅读经验，这对于刚刚接触到物理知识的初中生来说，将会为学生未来的学习打下良好基础。

教师需要在教学活动中积极改善教学内容，不断强化学生的物理阅读能力，让学生具备抽象思维和自主学习能力，促使学生即便脱离教师的引导，也能够通过自主阅读来完成知识的见解，从而为学生的全面发展奠定良好基础，教师在引导学生阅读物理文本时，应当注意以下几方面，首先教师需要为学生解释物理文本中所描述的主要问题，随后根据问题来为学生解读文本中的内涵和层次，这样就能够让学生站在更为客观的角度去理解物理背景，从而加强物理抽象思维。其次学生需要仔细阅读物理教材，在物理教材中寻找出物理概念的相对因素和解释内容，以此来方便学生理解物理课本中所传授的知识，在这一过程中学生就会很容易发掘物理文本中所谈到的物理条件和相关因素，并且在脑海中建立起正确的物理网络知识结构。帮助学生快速获取物理公式，提高学习水平。

3.4 引导学生具备科学的物理学习思维。在初中物理教学阶段，由于学生是首次接触物理知识，在物理学习中往往会出现一些学习方法不正确，学习针对性不强的情况，为了解决学生这一问题和困难，并且帮助学生建立相应的物理模型，则应当对学生科学的物理学习思维加以引导，让学生的抽象性思维可以获得解放，从而在脑海中建立物理结构式模型。

例如，在与力相关的知识教学中，教师可以让学生从实际生活出发，为学生提出生活化问题：“同学们，大家在家中切菜时观察到，菜刀的刀刃为什么是由两边向中间集中的形状，菜刀刀柄处为什么又往往会出现凹槽或者纹路？”通过这样的生活化问题，让学生激活生活经验去解答物理知识，学生很快就会认识到刀刃处向刀的中间聚集，其主要目标是为了减少受力面积，从而增大压强能够快速切割食材，而刀的刀柄处出现纹路和凹槽，则目标是增加触面的粗糙程度，增大摩擦力。学生往往会从个人生活经验出发去解读知识，从而帮助学生生成物理模型学习思维，让学生在未来的学习中也可以借助生活经验完成知识的解读，有利于培养学生的抽象性思维。