刘海波
(黑龙江省鸡西市第一中学158100)
摘要：初中物理课堂教学从学生身边的生活实际中的现象出发，引导学生学习物理知识、解决物理问题。经过十几年的初中物理课堂教学发现，目前很多学生虽然基础知识学得很好、公式背得也很熟，可一旦去解决一些需要深入分析的问题时，就会显得有点思绪混乱，甚至是无从下手。思维建模方法旨在帮助学生学会深入思考，并且学会建立物理模型去解决问题。本文从初中物理课堂教学实际出发，结合思维建模理论，运用制作思维导图方法，有意识的培养学生的思维习惯，构建学生分析问题和解决问题的思维模型，进而由浅入深地培养学生的物理思维，为学生今后更高学段的学习奠定坚实的思维基础。
关键词：思维建模 初中物理 课堂教学 应用策略
美国密苏里大学的教育专家：乔纳森（David Jonassen）教授在他的著作《用于概念转变的思维工具：技术支持的思维建模》（《Modeing with technology : mindtools for conceptual change》）中认为：“思维建模通过思维建模工具帮助学习者具化内部的认知概念模型，促使学习者在建模的过程中积极地调整与修改自我的概念模型结构，并通过多种形式的认知呈现，帮助学习者丰富和拓展内部的认知概念模型的意义。”在实际的初中物理课堂教学中，把思维建模理论和物理问题有机结合可以让课堂效率得到提高，进而逐步培养学生的物理思维。
一、思维建模在初中物理教学中的必要性
物理学科的特点是，从学生身边的生活实际出发，学生从一个逐步认识科学世界的过程上升到理论知识学习过程；从对事物的表象认识、甚至是猜测，上升到用物理知识分析问题和解决问题。纵观学生的整个物理学习过程，是一个经历从现象到本质、由个别到一般，不断接近物理真理的过程。基于以上发展过程，学生在解决物理问题时往往很多时候都是采用的是感官判断，并没有一个深入的分析过程。例如：学生在判断摩擦力方向这一问题上，他们都知道当人沿着竖直杆下滑时所受到的摩擦力方向是向上的，于是有学生就得出，当人沿杆竖直向上爬升时受到的摩擦力就是向下的错误结论。实际上，当我们深入分析就不难发现，沿杆滑下和沿杆爬升时是两种不同的摩擦力，而根据摩擦力方向是与物体的相对运动或相对运动趋势方向相反这一概念，不难得出，当人沿着杆向上爬升时，由于有向下运动的趋势，所以，所受到的静摩擦力方向应该是竖直向上的。
再比如：堆放在水平地面的两个物体，当在水平向右的外力作用整体静止时，上面的物体就不受摩擦力的作用；而当整体在力的作用下向右做匀速直线运动时，有同学就会根据自己的主观判断出上面的物体受到向右的摩擦力的错误结论。实际情况是，由物体做匀速直线运动状态判断，由于上面的物体在水平方向上没有收到外力的作用，所以实际是不受摩擦力的。
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由以上两例可以看出，对于刚刚接触物理的初中生来说，引导学生从生活中的现象逐步学会用物理知识解决问题，逐渐培养学生学习物理的思维习惯、建立物理思维模型就显得尤为必要。
二、思维建模在初中物理教学中的重要性
随着学生所学知识的增多，学生将要面临的需要解决问题的难度也在增大，如何能让学生准确的利用所学知识分析问题并解决问题，就成了教师课堂教学重点要解决的问题。运用思维建模方法，一方面有利于学生对知识的梳理，明确知识点之间的关系；另一方面有利于学生建立对于需要深入分析的典型题的思维模型，养成更好的思维习惯。例如：某物体重12N，用弹簧测力计挂着物体一半体积浸入水中时，弹簧测力计的示数是5N。当把物体投入水中，求当物体完全静止后所受到的浮力是多大？这道题乍一看觉得文字不多，不会很难，但当仔细分析题干信息后会发现存在以下问题：（1）此题包括两个过程，但这两个过程之间的关系是怎样的？（2）物体投入水中后将做怎样的运动？（3）物体最后将在哪个位置静止？（4）将用什么方法求解物体所受的浮力？基于这些问题，如果能准确应用知识点并采取合适的方法去分析，问题也是不难解决的。
此题采用思维建模的方法可以使用下面的分析思路：
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有了这样的思维建模方法，学生再遇到无从下手的难题时，也不会胆怯了。如果养成这种思维习惯，当学生无论遇到什么样的问题，他都会尝试运用类似顺藤摸瓜的思路去分析问题、解决问题。
三、思维建模在初中物理教学中应用的几点策略
1.扎实全面的知识点是思维建模的基础
掌握扎实的基础知识是学好一门学科的前提，在实际的课堂教学中学生先学后教、课堂讲练结合都有助于学生对知识的掌握。除此之外，制作思维导图也不乏是训练学生思维的一个好的方法。以声现象一章为例，制作的思维导图如下。
第一步：先根据课本内容，初步梳理知识结构。
第二步：参照结构图，按照从中间向四周展开的顺序制作思维导图。
如果学生熟练掌握了这种有中心向四周发散的思维方法后，那么他在今后遇到问题时就可以由点想到面，问题自然也就迎刃而解了。
2.找到问题的关键点是思维建模的触发器
对于某些物理问题，题干给的主要信息不是很多，很多隐含条件还需要经过分析才能挖掘出来，这就要求学生在读题时能准确找到题干的关键点，然后建立知识点间的思维关系，从而找到正确的分析思路。
例如：现有密度为ρ1的液体甲和密度为ρ2的液体乙，质量均为m0，已知ρ1<ρ2。某工厂要用它们按体积比1:1的比例配制一种混合液（设混合前后总体积保持不变），且使所得混合液的质量最大。则这种混合液按要求配制后，剩下的那部分液体的质量为多少？
分析：此题的难点在于不知道是什么情况下能使所得的混合液的质量最大，但由于题干中给的是质量和密度两个物理量的相关内容，所以此题的触发点在于密度公式。
思维建模如下：
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第一步：读完题干首先想到密度知识。
第二步：由体积公式计算体积后比较得出，质量相同的两种液体，由于甲液体密度小，所以体积大。
第三步：由题干可知，要想让混合液1:1等体积混合后总质量最大，则一定是体积小的乙液体全部参与混合，由此可以得出混合后的总体积。
第四步：进一步计算可得甲液体剩余的质量。
3.紧密联系的知识网是思维建模的关键
毕业年级的学生在进行后期综合复习时，经常会遇到涉及知识点比较多、知识点间的关系不太明显的综合类问题，对于这类问题的处理，如果在平时的练习中能很好的运用思维建模的方法，很多难题也都是可以轻松解决的。
例：氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是二十一世纪最理想的能源，氢燃料新能源公交车逐渐在不少城市投放使用。氢燃料的热值为1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/（kg?℃），求：如果氢燃料公交车的效率为60%，则燃烧0.6kg的氢燃料可使以140kW恒定功率匀速行驶的公交车，匀速行驶多长时间。
此类题建立的思维模型是：
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分析：第一步：归纳题型为热力综合问题
第二步：搜索相关知识
第三步：建立关系、解决问题
通过以上例子不难发现，要想能解决比较难的物理题，如果能准确归纳题型特点，并找到知识点间的隐含关系，想要解决问题也不是不可能的。
思维建模的方法还处在一个不断尝试的过程，利用思维导图建立好坚实的思维网络，利用找关键点来找到解题的突破口，利用题型思维模型来寻找解决的具体步骤，这些不仅为学生的思维建模起到了很好的促进作用，而且也提高了学生的学科素养。