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物理学科的研究对象是自然界的各种物体和最普遍的运动形式，因为世界上没有完全相同的物体，也没有完全相同的运动，所以对于事物的研究，就需要抓住其主要的特征，舍去次要的因素，经过合理的简化，形成抽象概括了的“模型”。可以说物理学是由一系列原理相关的物理模型组成的网络，物理模型的建构和应用过程中蕴涵着丰富的物理思想、方法和观点，是高中物理教学中进行物思想方法教育取之不尽的源泉。

我们结合高中物理的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标，提出了高中物理模型教学的三级目标策略：第一级目标是让学生学会构建模型、第二级目标是让学生灵活应用模型、第三级目标是让学生大胆创新模型。围绕模型教学的目标，设定了相应的三步式方法策略——第一步是运用实验、多媒体等方法提高学生形象思维和直觉思维能力、第二步是通过模型的变通和迁移培养学生思维的准确性和深刻性、第三步是通过研究性学习有效促进学生自主创新的能力。两大策略间的关联如下图所示：

一、三级目标策略

在学生刚接触到物理模型时，把起点定得低一些，同时进行必要的引导，使学生能循序渐进、逐步加深理解，真正体验整个建立物理模型的过程，掌握建立物理模型的一般方法。随着教学的深入可以逐步提高对学生的要求，只在学生遇到困难时才进行引导，这样才能真正体现学生在学习过程中的主体地位，才能提高学生分析问题、解决问题的能力。

【案例1】　在“单摆”的教学中，为了达成学生学会构建模型这个目标，我们先用“引导、探索、总结”方式引导学生对影响单摆物理过程的诸多因素进行分析，总结出单摆的结构特征、动力学特征、运动学特征和能量特征，建立起常用的基本模型，这个过程要把基本模型所涉及的物理量、物理过程、物理规律、物理方法讲透。同时加深学生对牛顿第二定律、机械能守恒定律等知识及规律的认识，也再次应用了圆周运动的模型。学生通过“单摆”模型的构建，初步了解了“对象模型”的构建要素，为进一步学习构建这一类模型打下良好的基础。

（二）二级目标——　让学生灵活应用模型

在高中物理知识体系中，有许多物理模型。单就力学部分就有质点、杠杆、匀速直线运动、匀速圆周运动、简谐振动、弹簧振子、单摆、光滑斜面等等。学生们常常感到困惑的是如何在复杂的实际问题中选择物理模型，在教学中经常要有意识地引导学生根据问题情景，经过受力分析、过程分析、状态分析等，对照条件识别模型并顺利解决问题。

【案例2】　在中学物理中常常碰到一些要使物体恰好做圆周运动的问题，这就要抓住“临界条件”建立模型。比如一个质量为m的小球，要使它恰好能沿光滑竖直圆环内轨道作圆周运动，小球的“最高点”是圆环的顶峰，这点的最小速度

。而如果小球是套在光滑的圆环轨道上，则到“最高点”的最小速度v＝0。如在上面的装置中加上水平方向的匀强电场，同时让物体带上电，仍恰好做圆周运动情况又是怎样的呢？根据竖直平面内圆周运动的模型物体要能做圆周运动，只要物体能通过竖直圆环的“最高点”即可，这里要特别注意“最高点”在不同情景下的含义，一般来说是物体静止时，合力为零位置的“对称点”，只要找出该点，这点的最小速度是物体所受外力（这时轨道对物体的弹力为零）的合力作为向心力求出的速度。通过变式练习，学生能灵活运用所掌握的模型。

（三）三级目标——让学生大胆创新模型

有一种看法认为“模型教学”会使学生思维僵化，其实不要怕模型教学会给学生加上条条框框，物理学本身就是由诸多模型构建而成。当该模型在实践运用中遇到困难，无法解决有关事物时，科学家们又会完善模型或构建另一新的模型。在教学中也要让学生体验到这一点，鼓励学生大胆创新模型。

【案例3】　在原子结构的教学中我们可以介绍：从道尔顿原子不可再分的“实体模型”到汤姆生的“枣糕模型”，再到卢瑟福的核式结构，而后的玻尔创造性地将量子概念引入到原子系统中，建立“玻尔模型”，把原子理论向前推进了一大步。但建立在经典理论基础上的玻尔模型，只能成功解释氢原子，对于解释结构复杂一些的多电子原子时，跟实验又不一致。这表明玻尔理论也不是完善的。科学家们在分析了玻尔理论成功与失败的原因之后，又在量子理论的基础上建立了“电子云模型”。

二、三步式方法策略

（一）运用实验、多媒体等方法提高形象思维和直觉思维能力

心理学研究表明人们对事物的认识过程，总是从感性认识到理性认识。物理实验为物理概念和规律奠定表象基础，可以有效地引导学生由抽象思维形成具有思维特征的物理模型。例如：在讲电和磁的关系时，通过实验，学生能感知“电生磁”、“磁生电”、“磁场对电流”有作用等物理现象，形成清晰的物理模型。教师在教学中，还要尽量多地将实物、图片等展示给学生或辅以多媒体教学，以形成生动的表象基础，从中突出研究问题的主要矛盾，略去非本质因素，从纷繁复杂的事物中提取理想化的模型。教学过程中有目的地引入或创设生动的物理情景，启发学生思维，使学生建立有形的物理模型，利于提高学生形象思维和直觉思维能力的。

（二）通过模型的变通和迁移培养学生思维的准确性和深刻性

有些物理问题，往往以一种全新的、甚至是陌生的形式出现，从表面上看无从下手，无法构建新的模型。这时就要引导学生用所熟悉的物理模型加以联想、迁移、等效及再现，达到活化模型、解决问题的目的。

问题2：如一倾角α很小（α＜2^°）的斜劈固定在水平地面，高为h光滑小球从斜劈的顶点A由静止开始下滑，到达底端B所用时间为t₁，如果过A、B两点将斜劈剜成一个光滑圆弧面，使圆弧面在B点恰与底面相切，该小球从A由静止开始下滑到B所用的时间为t₂。求t₁与t₂的比值。

摆球A在两摆线所在平面内向左拉开一小角度后释放，碰撞后，两摆球

分开各自做简谐运动。以m_A、m_B分别表示摆球A、B的质量，则：

丰富的物理模型的构建中有不少可以让学生亲身体验物理知识、定律、原理的形成和发展过程，

甚至有些社会学现象也能通过物理建模型的方式把握其规律，这就为我们实施研究性物理教学提供了丰富的课题。

按理，生活中的交通现象显然不属于物理学研究的范畴；但若将物理模型能简洁地描述复杂现象背后的简单规律性，会用模型思维的方法解决其他科学和社会领域，这是物理模型思维所具有的最大价值。

若问交通现象可比拟为自然界的哪一现象？许多人的直觉反应都会指向河道中的水流现象，日常生活中也常用川流不息来形容道路上的车流。在将交通现象与流体现象做一对比后，学生们尝试用“流体模型”来解释交通现象。学生们发现有些流体力学的理论居然可以解释为什么有的地方容易堵车，如何让道路保持一定的车辆密度等。学生在轻松愉快的学习探究过程中体验到模型法不仅能解决物理问题，还能借用模型的方法解决生活中的其他问题，这对学生终身发展的影响是巨大的。

1.刘冠军，王维先著.科学思维方法论.济南：山东人民出版社，2000

2.徐志长.高中物理科学方法教育的研究.课程·教材·教法，2002（06）