高中物理模型教学与创新能力的培养初探

内容摘要：

物理学中为了寻找各种运动的基本规律，常将实际物体及其运动用理想模型来代替，具有形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流的主要属性。本文结合新课标阐述了中学物理模型教学对培养学生创新能力的重要性和重要地位，以及如何在物理模型教学过程中培养学生的创新意识和创新能力。

关键词：

物理模型教学 创新能力 培养

正文

物理学中建立的模型常有两类：

研究对象的模型：质点，点电荷，理想气体，光线，点光源等

物理过程的模型：最典型的有：机械运动，绝热过程，等温等压过程等

中学物理模型教学对培养学生创新能力的重要性和重要地位。

先举一例说明。

中学物理中常见的几种运动形式对应的模型及特点

这些运动模型构成了中学物理中基本的机械运动形式框架，通过模型可以理解关于运动的几个概念的物理意涵义。如：

匀变速直线运动：加速度只改变速度的大小，不改变其方向（往返情况转折点除外）；

匀速圆周运动：加速度只改变速度方向，不改变速度大小；

平抛、简谐运动：加速度既改变速度大小，又改变速度方向；

又有区别：

匀变速运动（包含直线和曲线）：加速度恒定，速度均匀变化。

变加速（度） ：加速度不恒定，速度非均匀变化。

在区别匀速运动和变速运动时以速度矢量是否变为标志；在区别匀变速运动和变加速运动时以加速度是否变为标志。

例：平抛运动和匀速圆周运动

在曲线运动中，一个是匀变速运动，另一个是变加速运动。而变速运动和变加速运动又不同。变速运动不一定是变加速运动。如：平抛运动是变速运动，但不是变加速运动；而匀速圆周运动则既是变速运动又是变加速运动。 由上例可见：

1、中学物理模型教学，有助对概念的深刻理解，提高做题的准确率。

2、物理模型教学对于知识的掌握和发展具有很重要的意义，物理学是研究物质最广泛、最基本的运动形式的自然科学。然而自然界的现象都是相互联系，相互依存的。而物体间的种种相互联系，相互影响，不仅反映了物质间的必然联系的规律性，而且还反映了事物间存在的许多偶然性，这就使得我们所研究的问题相当复杂而且趋于多元化。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，逐步深入。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来逐个击破。或者把复杂的问题转成比较简单的问题，从而通过对简单的问题的研究达到研究复杂问题的目的。在现行的高中物理教材中，我们主要是通过建立物理模型，将复杂的物理现象简单化，进而通过研究物理模型，达到洞悉物理现象的规律的目的，因此物理模型教育在高中物理教学过程中具有很重要的意义。这也符合人们认识社会和自然的基本规律，是知识发展所必需具备的能力。

3、物理模型的建立不仅仅是认识过程更是创新过程。从物理学的角度看，所谓“物理模型”，就是将我们研究的物理对象或物理过程通过抽象、理想化、简化和类比等方法形成物理模型。它是一种重要的科学思维方法。物理模型是抽象性和形象性的统一，物理模型的建立是抓住事物的主要矛盾而忽略次要矛盾，化复杂为简单，完成从现象到本质、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。它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，再加上一些大胆合理的猜想，然后经过一系列的判断、推理等逻辑上的严格的论证，具有深刻的理论基础和实践中的可操作性，它来源于现实，又高于现实，是抽象创造性思维的结果，是一个创造性过程。即就是对物理模型的认识和理解也是一个创造性的过程，它需要学生在原有知识的基础上加入一些新鲜东西才能构造出一个新的模型，这就是一个发展的过程、一个创新的过程。因此引导学生真正认识和理解甚至建立“物理模型”都是培养学生创造性思维和创新能力的不可多得的途径。因此说中学物理教学是培养学生创造能力的良好途径，是培养学生创造性的一门很好的学科。

二、如何利用“物理模型”教学去培养学生的创新能力呢？

1、通过“物理模型”的构建过程培养学生的创新意识。 创新意识和创新能力是两个不同的概念，意识决定人的行动，因此，意识比能力更重要，因此，我们首先要培养学生的创新意识。以上我们已经谈到，物理模型的建立过程很具创新性，教师应该把建立物理模型的这种创新的思维巧妙地诉之于学生，让学生体会物理模型的创建过程，也就是让学生体会创新意识的形成过程，这样对学生创新意识的培养才是有益的。

2、通过“物理模型”的创建过程和理解过程培养学生正确的思维方法，从而培养创新能力。

正确的思维方法是提高思维能力的基础，良好的思维能力是创新能力的保证，只有形成一定的思维能力具有了创新意识，才谈得上有良好的创新能力。但是由于中学生一般只注意知识的积累，并不关心自己的思维方法是否正确，更不能自觉地纠正一些不正确的思维方法，这就影响了思维发展。因此，指导学生运用正确的思维方法是培养学生创新能力首要任务。“物理模型”的建立，是一个严密的正确的创新思维过程，因此，分析每一个“物理模型”的建立思维过程皆可以让学生体会创新的过程，以“质点”这个物理模型为例，为什么要将物体简化为质点？在什么时候什么物体可以简化为质点？质点的概念很简单，如果只教会学生质点的概念，而没有使学生明确这种建立物理模型的思维过程以及运用物理模型建立概念的基本方法和思路，这将是教学上的一大失误！

分析每一个“物理模型”的建立思维过程固然重要，但更重要的是引导学生去领悟这种思维过程，去品味这种思维过程，例如，在讲“自由落体”时，就应该引导学生去理解，为什么要把物体的下落运动理想成“自由落体”，明确学习“自由落体”的实际意义，经过引导、启发、分祈，学生自然而然地就会领悟到其中的奥秘，从而培养学生正确的思维方法，达到培养创新能力的目的。

每一个物理过程的处理，物理模型的建立，都离不开对物理问题的分析。教学中，通过对物理模型的设计思路及分析思路的教学，能培养学生对较复杂的物理问题进行具体分析，区分主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，正确运用科学抽象思维的方法去处理物理问题，有助于学生思维品质的提高，有助于培养学生的创新思维。

3、中学物理教材中有许多物理知识比较抽象，学生往往不易理解和接受，并会因此而失去学习的信心。如果借助“物理模型”教学，通过采用模型方法，突出物理问题的主干，疏通思路，帮助学生建立起清晰的物理图象，使物理问题化难为易，化繁为简，这样不单起到降低教学难度增强学生学习的自信心的作用，同时还潜意识地培养了学生的创新能力。

4、在“物理模型”的建立和分析的教学过程中，要摸清学生各种错误的思维方法，及时予以纠正。例如，学生受了绝对化的片面思维方法的影响，不理解物理学中采用的理想化的思维方法，以为理想化不精确，脱离实际，有时对教师导出的某公式所采用的近似方法表示不可理解，在实验中追求百分之百的精确度。这里我们就要及时指出物理模型的特点和功能，使学生明确物理模型的科学性，明确物理模型的条件性。及时纠正这类学生的思维方法，这也不适为培养和锻炼创新思维和创新能力的一个良好途径。