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摘 要：随着新课改的公布，要求物理教学的改革不仅体现在内容上，而且要体现出核心素养.物理核心素养要求之一就是要培养学生的科学思维，而物理建模能力是物理科学思维的重要组成部分，并且一些物理習题的设计也是依据据物理模型构思的.本文从物理建模分类的角度出发，论述学生物理建模能力的培养.
关键词：物理建模;物理学习;模型分类
文章编号：1008-4134（2019）13-0040 中图分类号：G633.7 文献标识码：B
基金项目：全国教育科学“十三五”规划项目2018年度单位资助教育部规划课题“多元协同，构建卓越教师实践技能培养体系建设研究”（课题批准号：FIBI80529）.
作者简介：马娇娇（1995-），女，黑龙江海伦人，硕士研究生，研究方向：物理学科教学;
王永成（1969-），男，黑龙江哈尔滨人，本科，副教授，硕士生导师，研究方向：物理学科教学.
物理学科是一门较为抽象和繁琐的学科，相比于初中物理而言，高中物理需要更强的专业知识、逻辑性以及想象力.并且在高中阶段，物理问题的出现经常是伴随着大量文字叙述，原本不是很复杂的问题也复杂化了，尤以高三综合题时出现的最多.此时能否对物理题和物理情景进行快速分析和建模是学生能否做出此题的关键.通过物理建模快速掌握问题的主干，建立清晰的物理模型和知识表象，将复杂的知识简单化，不仅能够降低解题难度，还能提高学生的自信心.本文从物理建模分类的角度出发，谈谈在教学过程中学生建模能力的培养.
物理模型是指通过“简化”处理，将实际问题中难以理解或者分析的物理知识转化为一种“理想化”的实体，这种“理想化”的实体可以用来解决原本复杂的物理问题.由于物理模型的分类是多种多样的，本文仅从对象模型、条件模型、过程状态模型（见表1）的角度阐述学生建模能力的培养.
理想化实验伽利略的理想化实验为牛顿第一定律的建立奠定了重要基础;如在“研究声音的传播”实验中，实验现象是：随着罩内空气的不断抽出，听到的铃声越来越弱.但最后还是能听到声音，主要原因是实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，以及周围的固体还能传声.这时推理就显得很重要了，它能够突破实验条件的限制，抓住主要因素，忽略次要因素，得出结论
2.1 对象模型——培养学生思考能力
对象模型是指在问题情景中，对所要研究的对象加以“简化”，让复杂的问题简单化.在高中阶段，物理学科给学生普遍的印象就是晦涩难懂，很多的知识在课堂上可以听懂，课下实际做题时却是一头雾水，不知从何处入手.课堂上老师讲解习题时，再次觉得听得明白了，然而一到做题时，又无从入手.因此，学会建立和应用正确的物理模型就非常重要，学生在解题时，思路就会清晰，能够将抽象分类问题具体化，进而在头脑中构思明晰的解题方法，问题也就迎刃而解了.
例1 有一定质量的理想气体，处在A状态时，温度为tA=57℃，气体从状态A等容变化到状态M，再等压变化到状态B，A、M、B的状态参量如图1所示.求：
本题如果不建立正确的模型，那么光凭着文字叙述，极易弄混，从而无法得出B状态的温度以及气体对外所做的功.可见，抓住关键字，建立物理模型能够培养学生的思考能力，提高解题的正确率.
2.2 条件模型——培养学生逻辑分析能力
随着新课程改革的推进，尤其是2017版物理新课标注重物理核心素养，因此高考出题也注重创新了.物理学科的特点之一是源于生活，因此考试出题比较注重新科技与生活相结合的创新题，往往这种类型试题的题干都伴随着大量的文字叙述.学生阅读此题，就要化繁为简，提取有用的信息，构建相应的物理模型，就能提高解题的效率.
例2 图2为科学家利用最先进的仪器设备拍摄到的银河系中星体照片，被科学家称为“银盘座S星”，据最新观测表明“银盘座S星”距离半人马座星系只有3260光年，比之前所确认的要近得多.该系统是由一颗恒星和类日伴星组成的双星系统，此恒星被称为X星.由于X星内部在不断发生变化，导致最终X星会“爆炸”，从而变成一颗超新星，科学家预计X星完全“爆炸”时，会放出大量的射线和有害物质，会对类日伴星造成影响.现假设两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是
A.两星间的万有引力不变
B.两星的运动周期不变
C.类日伴星的轨道半径增大
D.X星的轨道半径增大
解析 本题以最新科学发现为情境，考查学生对天体运动、万有引力定律等知识的掌握.以最新科学发现为情境是近几年高考的高频题，凸显了物理核心素养中的科学思维.首先，很多同学一看到这种题就觉得自己并不了解这种科学知识，从而产生退却、不自信的心理;其次，这道题一眼看过去，觉得题目很长，再接着往下看，就会被这繁多的信息弄得思路不清晰.此题的解题关键在于提取关键信息，抓住关键点，构建出相应的物理模型就可以很好地解决了. 从题中的“该系统是由一颗X星和它的类日伴星组成的双星系统” 就可以知道这是一个双星系统了.因为双星系统是绕公共圆心转动的一对星體，所以可以忽略其他星体对此双星的作用力，并且其转动周期相同.因此，将本题“简化”为如图3所示的模型，以方便解题.
所以，由以上结果可知，X星和类日伴星的总质量不变，则周期T不变，所以B选项是正确的;由m1r1=m2r2可知，由于是乘积相等的关系，当类日伴星的质量逐渐减小，为了使其乘积不变，其轨道半径增大，所以C选项正确，D选项错误.由于两星间的距离不变，由万有引力定律可知，质量总和不变，若两星质量的乘积发生变化，故万有引力发生变化，所以A选项是错误的.
2.3 过程、状态模型——培养学生运用模型能力
物理学科，尤其是高中物理涉及到的知识体系比较庞大，有些知识体系在高中阶段还很难理解，许多概念、规律相对抽象，因此在课堂教学中，教师会在教授物理建模的方法时，让学生们加深理解，加以记忆.通过模型的构建加快解题速度.尤其是在高考时，这样就能够节省时间，为其它的题多争取解题时间.
例3 在从北京开往成都的国道上，由于需要走山路，道路较窄，只能允许一辆车通过.现在有A、B两辆车在这条道路上同向行驶，A车在前，B车在后，其中A车的速度为10m/s，而B车的速度为30m/s.因大雾能见度很低.B车在距离A车600m时才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但要经过1800m，B车才能停止运动.那么若是A车仍按原速度向前行驶，B车是否会撞上A车？请说明理由.
解析
这道题一眼看去能发现是运动学且是追及相遇问题，好多的同学一看到追及相遇的问题，心理就已经产生了抵触情绪，因为众所周知，追及相遇的题在运动学中相对较难，只靠常规的做法硬算很麻烦.对于这种类型的题，由于是研究运动过程并且两车的距离相对较远，所以可以忽略列车的大小和形状，只要建立好物理模型，画出图形，这道题就迎刃而解了.根据题中所给条件，可以画出了它们的运动过程示意图，如图4所示.
3 结束语
基于物理核心素养的要求，在物理教学过程中，要求教师培养学生的科学思维暨物理建模能力.培养学生物理建模能力的理论基础是内在动机理论和建构主义理论，其中内在动机理论最主要的就是通过激励学生来加强学习动力，而物理建模恰好能够做到这一点，因为比起枯燥的文字学习，模型更能够激起学生的学习兴趣;而建构主义理论的核心理论就是通过教师或者他人的帮助，查阅相关资料，建立模型的过程，为物理建模能力的培养提供了理论基础.因此，基于上述的案例和理论分析，培养物理建模能力在物理学习中很重要.让学生在学习中不要只是死记概念规律，而是要注重概念规律的生成，这样当学生遇到逻辑分析题时，会在脑海中形成物理模型建构，从而简化问题，获取解决问题的思路.
[1]关志超.高中生物理建模能力培养研究[D].辽宁师范大学，2018.
[2]丁岳林.例说2016年高考试题中物理模型的抽象与还原[J].物理教师，2017，38（01）：72-76.
[3]王学红.谈建立物理模型在教学中的重要性[J].学周刊，2016（33）：230-231.
[4]杨少春.建立物理模型在高中物理解题中的应用[J].内蒙古教育（职教版），2014（07）：37.
（收稿日期：2019-04-01）
关键词：物理建模;物理学习;模型分类
文章编号：1008-4134（2019）13-0040 中图分类号：G633.7 文献标识码：B
基金项目：全国教育科学“十三五”规划项目2018年度单位资助教育部规划课题“多元协同，构建卓越教师实践技能培养体系建设研究”（课题批准号：FIBI80529）.
作者简介：马娇娇（1995-），女，黑龙江海伦人，硕士研究生，研究方向：物理学科教学;
王永成（1969-），男，黑龙江哈尔滨人，本科，副教授，硕士生导师，研究方向：物理学科教学.
物理学科是一门较为抽象和繁琐的学科，相比于初中物理而言，高中物理需要更强的专业知识、逻辑性以及想象力.并且在高中阶段，物理问题的出现经常是伴随着大量文字叙述，原本不是很复杂的问题也复杂化了，尤以高三综合题时出现的最多.此时能否对物理题和物理情景进行快速分析和建模是学生能否做出此题的关键.通过物理建模快速掌握问题的主干，建立清晰的物理模型和知识表象，将复杂的知识简单化，不仅能够降低解题难度，还能提高学生的自信心.本文从物理建模分类的角度出发，谈谈在教学过程中学生建模能力的培养.
1 物理建模的分类
物理模型是指通过“简化”处理，将实际问题中难以理解或者分析的物理知识转化为一种“理想化”的实体，这种“理想化”的实体可以用来解决原本复杂的物理问题.由于物理模型的分类是多种多样的，本文仅从对象模型、条件模型、过程状态模型（见表1）的角度阐述学生建模能力的培养.
理想化实验伽利略的理想化实验为牛顿第一定律的建立奠定了重要基础;如在“研究声音的传播”实验中，实验现象是：随着罩内空气的不断抽出，听到的铃声越来越弱.但最后还是能听到声音，主要原因是实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，以及周围的固体还能传声.这时推理就显得很重要了，它能够突破实验条件的限制，抓住主要因素，忽略次要因素，得出结论
2 物理建模能力的培养
2.1 对象模型——培养学生思考能力
对象模型是指在问题情景中，对所要研究的对象加以“简化”，让复杂的问题简单化.在高中阶段，物理学科给学生普遍的印象就是晦涩难懂，很多的知识在课堂上可以听懂，课下实际做题时却是一头雾水，不知从何处入手.课堂上老师讲解习题时，再次觉得听得明白了，然而一到做题时，又无从入手.因此，学会建立和应用正确的物理模型就非常重要，学生在解题时，思路就会清晰，能够将抽象分类问题具体化，进而在头脑中构思明晰的解题方法，问题也就迎刃而解了.
例1 有一定质量的理想气体，处在A状态时，温度为tA=57℃，气体从状态A等容变化到状态M，再等压变化到状态B，A、M、B的状态参量如图1所示.求：
本题如果不建立正确的模型，那么光凭着文字叙述，极易弄混，从而无法得出B状态的温度以及气体对外所做的功.可见，抓住关键字，建立物理模型能够培养学生的思考能力，提高解题的正确率.
2.2 条件模型——培养学生逻辑分析能力
随着新课程改革的推进，尤其是2017版物理新课标注重物理核心素养，因此高考出题也注重创新了.物理学科的特点之一是源于生活，因此考试出题比较注重新科技与生活相结合的创新题，往往这种类型试题的题干都伴随着大量的文字叙述.学生阅读此题，就要化繁为简，提取有用的信息，构建相应的物理模型，就能提高解题的效率.
例2 图2为科学家利用最先进的仪器设备拍摄到的银河系中星体照片，被科学家称为“银盘座S星”，据最新观测表明“银盘座S星”距离半人马座星系只有3260光年，比之前所确认的要近得多.该系统是由一颗恒星和类日伴星组成的双星系统，此恒星被称为X星.由于X星内部在不断发生变化，导致最终X星会“爆炸”，从而变成一颗超新星，科学家预计X星完全“爆炸”时，会放出大量的射线和有害物质，会对类日伴星造成影响.现假设两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是
A.两星间的万有引力不变
B.两星的运动周期不变
C.类日伴星的轨道半径增大
D.X星的轨道半径增大
解析 本题以最新科学发现为情境，考查学生对天体运动、万有引力定律等知识的掌握.以最新科学发现为情境是近几年高考的高频题，凸显了物理核心素养中的科学思维.首先，很多同学一看到这种题就觉得自己并不了解这种科学知识，从而产生退却、不自信的心理;其次，这道题一眼看过去，觉得题目很长，再接着往下看，就会被这繁多的信息弄得思路不清晰.此题的解题关键在于提取关键信息，抓住关键点，构建出相应的物理模型就可以很好地解决了. 从题中的“该系统是由一颗X星和它的类日伴星组成的双星系统” 就可以知道这是一个双星系统了.因为双星系统是绕公共圆心转动的一对星體，所以可以忽略其他星体对此双星的作用力，并且其转动周期相同.因此，将本题“简化”为如图3所示的模型，以方便解题.
所以，由以上结果可知，X星和类日伴星的总质量不变，则周期T不变，所以B选项是正确的;由m1r1=m2r2可知，由于是乘积相等的关系，当类日伴星的质量逐渐减小，为了使其乘积不变，其轨道半径增大，所以C选项正确，D选项错误.由于两星间的距离不变，由万有引力定律可知，质量总和不变，若两星质量的乘积发生变化，故万有引力发生变化，所以A选项是错误的.
2.3 过程、状态模型——培养学生运用模型能力
物理学科，尤其是高中物理涉及到的知识体系比较庞大，有些知识体系在高中阶段还很难理解，许多概念、规律相对抽象，因此在课堂教学中，教师会在教授物理建模的方法时，让学生们加深理解，加以记忆.通过模型的构建加快解题速度.尤其是在高考时，这样就能够节省时间，为其它的题多争取解题时间.
例3 在从北京开往成都的国道上，由于需要走山路，道路较窄，只能允许一辆车通过.现在有A、B两辆车在这条道路上同向行驶，A车在前，B车在后，其中A车的速度为10m/s，而B车的速度为30m/s.因大雾能见度很低.B车在距离A车600m时才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但要经过1800m，B车才能停止运动.那么若是A车仍按原速度向前行驶，B车是否会撞上A车？请说明理由.
解析
这道题一眼看去能发现是运动学且是追及相遇问题，好多的同学一看到追及相遇的问题，心理就已经产生了抵触情绪，因为众所周知，追及相遇的题在运动学中相对较难，只靠常规的做法硬算很麻烦.对于这种类型的题，由于是研究运动过程并且两车的距离相对较远，所以可以忽略列车的大小和形状，只要建立好物理模型，画出图形，这道题就迎刃而解了.根据题中所给条件，可以画出了它们的运动过程示意图，如图4所示.
3 结束语
基于物理核心素养的要求，在物理教学过程中，要求教师培养学生的科学思维暨物理建模能力.培养学生物理建模能力的理论基础是内在动机理论和建构主义理论，其中内在动机理论最主要的就是通过激励学生来加强学习动力，而物理建模恰好能够做到这一点，因为比起枯燥的文字学习，模型更能够激起学生的学习兴趣;而建构主义理论的核心理论就是通过教师或者他人的帮助，查阅相关资料，建立模型的过程，为物理建模能力的培养提供了理论基础.因此，基于上述的案例和理论分析，培养物理建模能力在物理学习中很重要.让学生在学习中不要只是死记概念规律，而是要注重概念规律的生成，这样当学生遇到逻辑分析题时，会在脑海中形成物理模型建构，从而简化问题，获取解决问题的思路.
参考文献：
[1]关志超.高中生物理建模能力培养研究[D].辽宁师范大学，2018.
[2]丁岳林.例说2016年高考试题中物理模型的抽象与还原[J].物理教师，2017，38（01）：72-76.
[3]王学红.谈建立物理模型在教学中的重要性[J].学周刊，2016（33）：230-231.
[4]杨少春.建立物理模型在高中物理解题中的应用[J].内蒙古教育（职教版），2014（07）：37.
（收稿日期：2019-04-01）