凌宏军
广东省梅州市平远县平远中学，广东省梅州市514699
摘 要：高中毕业后，学生普遍觉得高中物理学难学，难做，往往是“一门课要理解，课后要做糊涂”究其原因，是学生不懂得物理问题的分类，没有自觉地树立起“物理模型”意识。特别是高中的机械知识，是整个高中物理的出发点和归宿。掌握好机械模型可以为学习热、电磁学等模块奠定良好的基础。那么，机械阶段的常见模型是什么？加强学生造型能力的培养意义何在？本文试图回答上述问题，并提出了在力学学习中有效培养学生建模能力的几种策略。
关键词：高中物理；建模；能力；核心素养
与初中物理相比，不少上了高中的学生都会抱怨物理难学，简直是一个在天堂、一个在地狱。究其原因，是因为学生不懂得如何把物理问题归类，还没有自觉建立起"物理模型"的意识。
一、物理模型的界定与分类
什么是物理模型？物理模型是一种理想化的物理形态。在研究物理问题过程中，我们常常利用抽象化、理想化、简化、类比等方法把研究对象的物理学本质特征突显出来，形成不同的物理概念或不同的类型体系，即为物理模型。每一个（种）物理模型都会对应着一种或一套相应的物理规律。物理问题的解决过程，实质上就是通过对表面上复杂的问题进行分析、判断和比较，建立一个合适的物理图景，然后将其与现有的物理模型进行匹配，再利用熟悉的物理模型来解决不熟悉的物理问题。
在高中阶段，我们可以把物理模型分为两大类：一类是关于研究对象、装置或条件的理想模型（可称之为"概念模型"），如质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、匀强电尝理想变压器等；另一类是关于运动过程的理想模型（可称之为"规则模型"），如匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、弹性碰撞、等温过程、绝热过程等。从上面的分析还可以发现，大多数关于运动过程的理想模型都是在机械阶段学到的模型。这意味着电、磁、声学和原子物理等知识模块所涉及的模型实际上是机械模型。
二、物理建模的目的与意义
切实加强对学生的建模能力的培养具有非常重要的意义，具体表现在：
（一）培养学生的建模能力是高中新课程标准的要求。《普通高中物理课程标准》（2017年版）明确指出：高中物理的学科核心素养主要包括"物理观念""科学思维""科学探究""科学态度与责任"四个方面，而"科学思维"主要包括模型建构、科学推理、科学谁、质疑创新等要素。在课程目标中也明确指出，通过高中物理课程的学习，学生应具备建构模型的意识和能力。
（二）培养学生的建模能力是提高学生分析问题和解决问题能力的重要切入点。学生在学习过程中建立起恰当的物理模型，从心理学的知识来说，就相当于形成了"定势"。定势也叫心向，是指在原有知识经验的影响下，心理活动所形成的准备状态，它使后继的心理活动具有一定的倾向性。这种积极的倾向可以为学生提供方便快捷的思维角度，从而为解决问题提供有效的思路。
特别是在当前考试的特定环境下，它不仅考察学生是否能够做题，而且还考察学生是否有解题的能力。此时，当学生面对不熟悉的具体物理问题时，他们是否能够建立一个模型并能够灵活地转移现有的物理模型，将对他们的表现起着决定性的作用。
三、力学建模能力的培养策略
正因为"建模"能力对学生是如此重要，我们在日常的教学过程中就应该有意识、有目的地培养学生的建模能力。物理模型可分为两类，一类是概念模型，一类是规则模型，这两种模型的建模能力的培养策略既有共同之处，亦有各自独特的地方。具体培养策略包括有：
（一）提供多种例证，运用"从例子到规则"的发现学习的方法，帮助学生正确建立物理模型。
在一般的教学过程中，先向学生呈现"物理模型"的若干典型例子，引导学生进行辨别，然后进行概括，最终得出这种模型的共同本质特征。在此过程中，要特别注意以下几方面：1.要突出关键特征，控制无关要素。关键特征越明显，学生学习起来就越容易；如果涉及到的无关要素越多，学习起来就越困难。2.加强正例和反例辨别。正例有利于学生进行特征概括，而反例则有助于学生辨别，使"概念模型"精确化。3.要进行适当的"变式"训练。变式训练是指通过保持"概念模型"的关键特征，而对非关键特征进行变化，从而构成表现形式不同的例证。
（二）多方面应用概括出来的模型范式，促进学生建模能力的迁移。
建模能力的培养，不仅仅限于建立起物理模型，更重要的是能够把物理模型用于解决问题之中，即在具体的物理情景中能正确识别出某个（某些）物理模型，能适当选择相应的模型范式来灵活处理新的物理问题。而这种知识和能力的迁移并不是自动的，而是需要对其进行多方面的应用，才能做到熟能生巧，从而产生真正的知识迁移。这就需要老师充分提供学生应用物理模型的机会。例如，教师可以设计不同的问题情境，并通过大量不同问题情境的练习，鼓励学生运用所学的策略和模型范式去解决新问题。
（三）注重提高学生的元认知能力，帮助学生学会调控自身的学习，提升模型运用能力。
元认知又称为反省认知，就是对自己的认知过程及结果的有效监视及控制。研究结果表明，如果学生的元认知能力越强，则他在学习过程中就越能够调控自己的学习状态和进程。因此，教师在教学过程中自觉地教给学生一些元认知策略，提高学生的元认知能力，可以帮助学生在解决物理问题的过程中，自觉地运用物理模型进行分析，促进学生的知识迁移，使他们能够在有限的时间内选择更合适的方法来解决问题，从而提高学生的学习能力。
结束语：
综上所述，培养学生的力学建模能力是一个长期的、综合性的过程，需要师生双方都要有意识地加强训练，才能使学生实现从"解题"到"解决问题"的转变，从而不断地促进和培养学生的物理学科素养。
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