摘要：分析物理模型建构能力在物理学习中的重要性，通过研究“教“与“学“中模型建构能力培养所存在的问题，提出培养学生物理模型建构能力的具体策略。
关键词：物理模型；建构能力；策略教学
在物理科学研究中，许多实际问题的解决与物理模型建构能力密切相关。高中物理课程标准指出：“通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用”。强调了物理模型建构能力在整个物理学习中的重要性。同时，高考也强调了对建构物理模型能力的考查，“物理模型建构题”能有效地考查学生分析问题和解决问题的能力，在一定程度上可以考察学生的创新能力。要培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新精神和科学素养，必须加强建构物理模型方法的教学，培养学生物理模型建构能力。
1、两道高考题的对比
2006年福建因故启用了备用卷。对比两试卷中的第23题：
（全国卷I）23.天空有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d = 3.0km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差 t = 6.0s。试估算云层下表面的高度。已知空气中的声速v= 13 km/s。
（全国卷I备用卷）23.如图所示，一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC，其半径R＝5.0m，轨道在C处与水平地面相切。在C处放一小物块，给它一水平向左的初速度v0＝5m/s，结果它沿CBA运动，通过A点，最后落在水平面上的D点，求C、D间的距离s。取重力加速度g＝10m/s2。
在改卷前物理命题组预测：全国卷第23题较容易得分，而备用卷第23题较难。然而，最后对这两道题得分的统计结果出人意料。
题目分值均分难度
全国卷I第23题167.520.47
备用卷第23题1611.140.70
分析两题可知，卷I第23题是一道测云层高度的题目，需要把光反射的模型，迁移到声音的传播，构建声音反射的物理模型，然后运用“勾股定理“和速度公式解题。如果本题给定图形，应该是一道简单的数学题。因此命题组认为是容易题。而备用卷第23题是一道平抛运动的题目，结合机械能守恒定律和平抛运动两个模型，解题过程不需要重新建构模型，只是考查模型的应用。
所以，卷I第23题得分率低的主要原因是学生缺乏物理模型构建的能力。在平时教学中，我们应如何培养学生物理模型的建构能力，值得我们深入的研究与探讨。
2、教与学中，模型建构能力培养的问题分析
2.1 学生的“学”所存在的问题
2.1.1 模型建构意识淡薄。认为解决物理问题就是代入公式进行数学运算，对物理模型的意义和作用理解不清楚，缺乏建构模型和应用模型的主观能动性。
2.1.2 物理模型建构的障碍。解决物理问题时，学生的思维容易受到问题表象或自身思维定势的干扰，图形表征能力差，不能很好地运用原有认知来建构模型，无法合理创设情景、还原物理问题情景，造成了物理模型建构过程中的障碍。
2.1.3 缺乏思维训练。由于教材、习题中应用性的生活事例较少，学生缺少相应的思维训练，思维不够开阔，导致物理模型建构能力差。
2.2 教师的“教”的存在的制约因素
2.2.1 教师自身因素的制约。教师自身对模型建构能力培养存在着认知问题，没有认识到学生模型建构能力培养的重要性。
认为只用黑板和粉笔就可以完成教学，减少了实验和课件的使用，用结论性教学代替过程性教学，导致“轻过程重结论“的教学方式。另一方面，受到自身教学经验等因素限制，又缺乏相应的教学策略，无法较好地进行物理模型建构能力的培养。
2.2.2 教学环境的制约。教学中往往需要赶进度，无法留出足够的时间来完成模型建构能力培养的教学，或者把用于物理模型建构能力培养的课堂时间，挪用到了练习讲评上。
2.2.3 教学传统的制约。传统教学往往只注重让学生记住物理模型、应用物理模型，缺乏让学生尝试自己构建物理模型来分析问题，学生的物理模型建构能力没有得到培养与发展。当学生遇到新颖的物理情景时就会不知所措，感到无从下手。所以，在教学过程中，需要有效的教学策略来解决模型建构所存在的问题，有意识地进行能力的培养，从而提高物理模型建构能力。
3、提高物理模型建构能力的教学策略
结合高中物理教学的特点，对如何培养学生的物理模型构建能力的教学策略提出几点看法：
3.1 提高学生建模意识，培养模型思维习惯。教师要把模型建构意识贯穿于教学的始终。解决物理问题时，要求学生能够用模型意识去思考问题，熟悉并掌握这种科学研究的思维方法，使物理模型构建意识成为学生思考问题的方法和习惯。
3.1.1 增强学生物理模型建构的意识。教师要善于挖掘和运用教材资源，让学生知道什么是物理模型，为什么要建构模型，物理模型有何作用。理解模型的本质特征和使用条件，并运用物理模型解决实际问题。让学生体会到物理模型对思考问题、解决问题有着重要的作用，学生自然就会发挥主观能动性，从而提升物理模型建构意识。
3.1.2 让学生亲历模型建构过程。教师可抓住物理模型建构的典型例子，充分信任学生，留给学生足够思考的空间和时间，让学生经历建模过程。所谓磨刀不误砍柴工，学生所具备模型建构能力，对今后的物理学习将会起到事办功倍的作用。
3.1.3 培养运用物理模型思考问题的习惯。引导学生从生活现象联想已有的物理模型，发展物理模型思维。在生活中遇到与物理学相关的情景时，能够在脑中联想出相应的物理模型。例如，当看到小球落地时，就联系到“重力加速度“和自由落体运动的物理模型；看到汽车上斜坡，脑中就浮现出“小车斜面“的物理模型。碰到一个与物理学相关的问题，脑中就要很快的建立起相应的物理模型，从而养成用清晰的物理模型思考问题的习惯。
3.2 突破建模障碍，提升建构能力。针对模型建构过程中所存在的问题，教师应发挥主导作用，帮助学生突破物理模型建构的障碍。
3.2.1 合理创设情境。教学中应充分运用实验、课件模拟等方式创设物理情境，运用分析和综合、抽象和概括等方法建构模型，教师引导学生完成同化、顺应过程，让学生能够自主地建构物理模型。
3.2.2 还原物理问题情景。在学习物理知识、解决物理问题时，尽可能把问题还原为实际情景，让学生将所学的物理模型能主动地与实际问题发生联系。为此，教学中应尽可能为学生创造更多动手实验的机会，通过实验能够让学生在脑海中留下一个直观、形象的物理模型，然后再作抽象引导，形成一种思维轮廓，进而变成具有思维特征的物理模型。
3.2.3 运用原有认知。在学生原有认知的基础上，设置思维台阶，通过类比、等效、迁移等方法，让学生主动把新问题与原有知识进行联系，逐步构建合理的物理模型，这是物理模型建构能力培养的有效途径。
3.2.4 提升图形表征能力。学生的图形表征能力对模型建构能力的培养有着重要的作用。物理图形能够直观形象地对物理情景进行抽象概括，突出研究问题的主要因素，很好地表达物理现象的过程和规律，是解决物理问题常用的方法。在教学中，应该引导学生学会利用示意图来表达物理现象、物理过程以及物理思维，提升图形表征能力。
3.3 在模型应用中，提高模型建构能力。由于教材所提供的内容十分有限，许多情况下学生无法将实际问题直接抽象成为学生熟悉的模型。因此，可以有意识地以试卷和习题为载体创设新情景，对学生的物理模型建构能力起到巩固和训练的作用，让学生感受运用模型解决物理问题的成就感。例如，可以将全国卷I第23题放在练习或试卷当中，并且从物理模型建构角度对学生所出现的问题给予评价，强调出题意图，启示学生，进而让学生能够主动地调整学习方式，提高学生物理模型建构的能力。
本文系课题《培养学生物理模型建构意识与能力的策略》课题编号JJYKT19691研究成果