倡导一种新的物理教学模式—模型教学

  淮安市范集中学 骆海涛 刘国荣

   我国传统的物理教学十分重视系统知识的传播，对于学生的创造精神的培养有所疏忽，这一方面是由于我国现有的教学资源的不足引起，另一方面也是由于我们缺少一种培养创造性的观念支撑。单向性的教学理念长期浸淫我们的思维，填鸭式的教育将升学率奉为订立膜拜的对象，一切似乎看视无关的东西统统靠边站，这些都直接影响了我们现在的教学现状，可以说，在这样的教学下，很多活跃性思维被扼杀，这不得不引起我们的关注。

笔者认为，要开发学生的积极性和创造性，我们首先要改变以前的教学模式。倡导一种开放式的，更多参与性的教育模式。只有是开放型的教育，才会于我们身处的时代接轨，才可以保持我们学科的时代吸引力，才可以激发学生的兴趣，才可以为参与其中提供心理基础；而只有为学生提供更多的参与机会，我们才可以说，我们在迈向培养学生创造性的改革之路上，我们才可以说我们正面向新的时代，回应新的时代要求，我们才无愧于教师这份职业。

那么，这种新的教学模式应该具有哪些因素呢？这种教学模式应该是以什么为中介呢？笔者认为，这里并没有一个固定的模式，但是，谨以本人的教学体悟来说，有一种方式似乎可以部分承担这种功能，这也是我想在这里论述的——物理模型教学。

在物理教学中实施创新教育，首先要解决的问题是教师教育观念的转变问题。教师应该认识到，教育不应该仅仅是训练和灌输的工具。它应该是发展认知的手段。素质教育的实施，将彻底改变以往的封闭式教学，教师和学生的积极性都将得到极大的尊重，由于学生的积极参与，每个学生的创造性都受到重视，指令性和专断的师生关系将难于维系。教师的权威将不再建立在学生的被动与无知的基础上，而是建立在教师借助学生的积极参与以促进其充分发展的能力之上，一个有创造性的教师应能帮助学生在自学的道路上迅速前进，教会学生怎样对付大量的信息，他更多的是一个向导和顾问，而不是机械传递知识的简单工具。在创新教育体系中，师生关系将进一步朝着“教学相长”的方向转变和深化。

要培养学生的创新能力，我们还要明白“教”的真正意义。“教”不同于“训练”！如果我们烙“教”混同于“训练”，就会强迫学生去全盘接受所教的内容，就会自觉不自觉地使学生按照一一个别人的模式、计划和步骤去达到他人设计的目标，这就大方的扼杀了本属于学生自己的自由发展和思考的权力。

其次，我们也一定要理解，“创新能力只能培养，不能教”！创新能力是培养出来的，她需要的只是一种友好的、和谐的生长环境，教育工作者只不过就是要去创造这样一种适合培养学生创新能力的环境而已。

应该说，中学物理教学是营造这种培养学生创造能力环境的良好途径，是培养学生创造性的一门好的学科。中学物理的教学有许多自身的特点，“物理模型”教学就是其中之一。

就一般人而言，抽象思维可能要难于具体思维。人往往在面对一个具体事物的时候才会唤起更多的对相关信息的记忆，模型教学，打破了传统的书本教学模式，将抽象的东西进行具象，这就为学生的直接参与提供了一个方便的平台。那么，物理模型到底是什么呢？

物理学的目的就在于认识自然把握自然。但是，自然界中任何事物与其他许多事物之间总是存在着千丝万缕的联系，并处在不断的变化之中。面对复杂多变的自然界，人们在着手研究时，总是遵循这样一条重要的方法论原则，即从简到繁，先易后难，循序渐进，逐次深入。根据这条原则，人们在处理复杂的问题时，总是试图把复杂的问题分解成若干个比较简单的问题逐个击破。或者把复杂的问题转成比较简单的问题。

基于这样的一个思维过程，人们就创建了“物理模型”。可见，物理模型是指：物理学所分析的、研究的实际问题往往很复杂，为了便于着手分析与研究，物理学中常常采用“简化”的方法，对实际问题进行科学抽象的处理，用一种能反映原物本质特性的理想物质（过程）或暇想结构，去描述实际的事物（过程）。这种理想物质（过程）或假想结构称之为“物理模型”。

“物理模型”的建立，是人们认识和把握自然的一个典范。是先人的一种创举。

“物理模型”的建立是一个创造性过程，对物理模型的认识和理解也是一个创造性的过程一个培养创新能力的过程。可见，引导学生真正认识和理解甚至建立“物理模型”，显然是培养学生创造性思维和创新能力的不可多得的途径。

我们常见的物理模型有两种：（1）研究对象理想化的模型。例如，质点、刚体、薄透锐、理想气体、恒压电源等。（2）运动变化过程理想化的模型。如，“自由落体运动”、“简谐振动”、“热平衡方程”等等，这些都是把复杂的运动过程理想化了的“物理模型”。这些模型的基本特征有：

　  l．物理模型是抽象性和形象性的统一。物理模型的建立是舍弃次要因素，把握主要因素，化复杂为简单，完成由现象到本质、由具体到抽象的过程，而模型的本身又具有直观形象的特点。

　　2．物理模型是科学性和假定性的辩证统一，物理模型不仅再现了过去已经感知过的直观形象，而且要以先前获得的科学知识为依据，经过判断、推理等一系列逻辑上的严格论证，所以，具有深刻的理论基础，即具有一定的科学性。理想模型来源于现实，又高于现实，是抽象思维的结果。所以又具有一定的假定性，只有经过实验证实了以后才被认可，才有可能发展为理论。

这些物理模型的功能主要体现在以下几个方面：

建立和正确使用物理模型可以提高学生理解和接受新知识的能力。例如，我们在运动学中建立了“质点”模型，学生对这一模型有了充分的认识和足够的理解，为以后学习质点的运动、万有引力定律、物体的平动和转动，以及电学中的“点电荷”模型、光学中的“点光源”模型等奠定了良好的基础。使学生学习这些新知识时容易理解和接受。

建立和正确使用物理模型有利于学生将复杂问题简单化、明了化，使抽象的物理问题更直观、具体、形象、鲜明，突出了事物间的主要矛盾。

建立和正确使用物理模型对学生的思维发展、解题能力的提高起着重要的作用。可以把复杂隐含的问题化繁为简、化难为易，起到事半功倍的效果

物理模型在教学中的运用主要有以下几点：

1．建立模型概念，理解概念实质。概念是客观事物的本质在人脑中的反映，客观事物的本质属性是抽象的、理性的。要想使客观事物在人脑中有深刻的反映，必须将它与人脑中已有的事物联系起来，使之形象化、具体化。物理模型大都是以理想化模型为对象建立起来的。建立概念模型实际上是撇开与当前考察无关的因素以及对当前考察影响很小的次要因素，抓住主要因素，认清事物的本质，利用理想化的概念模型解决实际问题。如质点、刚体、理想气体、点电荷等等。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型则是一种有效的思维方式。

2．认清条件模型，突出主要矛盾。条件模型就是将已知的物理条件模型化，舍去条件中的次要因素，抓住条件中的主要因素，为问题的讨论和求解起到搭桥铺路、化难为易的作用。例如，我们在研究两个物体碰撞时，因作用时间很短，忽略了摩擦等阻力，认为系统的总动量保持不变。条件模型的建立，能使我们研究的问题得到很大的简化。

3．构造过程模型，建立物理图景。过程模型就是将物理过程模型化，将一些复杂的物理过程经过分解、简化、抽象为简单的、易于理解的物理过程。例如，为了研究平抛物体的运动规律，我们先将问题简化为下列两个过程：第一，质点在水平方向不受外力，做匀速直线运动；第二，质点在竖直方向仅受重力作用，做自由落体运动。可见，过程模型的建立，不但可以使问题得到简化，还可以加深学生对有关概念、规律的理解，有利于培养学生思维的灵活性。

4．转换物理模型，深入理解模型。通过对理想化模型的研究，可以完全避开各种因素的干扰，在思维中直接与研究对象的本质接触，能既快又准确地了解事物的性质和规律。例如，建立起“单摆”这一理想化模型后，理解了单摆的周期公式，可以解决类似于单摆的一系列问题：在竖直的光滑圆弧轨道内作小幅度滚动的小球的周期问题；在竖直的加速系统内摆动的小球的周期问题；在光滑斜面上摆动的小球的周期问题。

但是我们必须得认识到，在物理教学中使用模型是要有条件的，在使用模型时，我们必须注意如下问题：

1．模型是在一定条件下适用的。建立物理模型，可使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。现实世界中，有许多事物与这种“理想模型”十分接近，在一定场合、一定条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，但也要具体问题具体分析。例如，在研究地球绕太阳公转运动的时候，由于地球与太阳的平均距离(约14960万千米)比地球半径(约6370千米)大得多，地球上各点相对于太阳的运动可以看作是相同的，即地球的形状、大小可以忽略不计，这样就可以把地球当作一个“质点”来处理；但在研究地球自转时，地球上各点的转动半径不同，地球的形状、大小不可以忽略，不能把地球当作一个“质点”来处理。

2．物理模型是在不断完善发展的。随着社会的不断进步，人类对事物的本质的认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应地由初级向高级发展并不断完善。例如，原子模型的提出就是一个不断完善的过程。起初，人们认为原子是不可分的，其英文名称atom的原义，即不可分割的意思。直到1897年汤姆生通过阴极射线实验发现电子，揭开了原子结构的序幕，汤姆生认为：原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里，这就是汤姆生的“枣糕式”原子模型，此模型能说明原子是中性的，并能说明辐射电磁波形成原子光谱，但解释不了α粒子散射现象。卢瑟福进行了α粒子散射实验，他认为：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转，这就是卢瑟福的“原子核式结构”模型，此模型可以解释α粒子散射实验，还可以估算出原子核的大小，但与经典电磁理论产生了两个矛盾。玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的“轨道量子化”模型，这种模型的内容是三条假设：即能级假设、跃迁假设、轨道假设。

总之，物理模型知识我们转变教学模式，重视思维创新，重视素质教育的一种方式，一个举措，笔者在这里并不是强行推销这样一种模式，只是想以本人浅薄的教学经历，抛砖引玉，共同为我们的教学事业出力。

参考文献：

    1. 许国梁：《中学物理教材教法》， 江苏教育出版社，1985年。

    2. 阎金铎、田世昆：《中学物理教学概论》，高等教育出版社，1991年。

    3. [美]罗伯特 . Ｍ . 加涅著，傅统先、陆有铨译：《学习的条件》，人民教育出版社，1985年。