浅析核心素养视角下初中物理教学中的模型构建

摘 要：核心素养是当前教育领域广泛探讨的一个热点话题。本文基于核心素养下的中学基础教学，根据物理研究过程简化的角度及研究的对象和方法的不同，将物理模型建构分为以下五类：整体模型、理想模型、忽略模型、数字化模型、替代模型，旨在于探讨迎合核心素养大的发展趋势更好提升初中物理学科教学效益及其质量的方式方法。

关键词：核心素养;初中物理教学;模型构建

物理是初中阶段学生必修的一门课程，对于学生整体学习成绩的提升与优化以及学生日后的发展都有着极为重要的意义。因此，做好物理教学工作、提高学生的物理素养与能力便成了诸多初中物理教育工作者们所致力于实现的教学目标。在当前核心素养大热的背景下，身为一名初中物理教师，我在自身的物理教学实践中积极探索，发现物理教学中的模型构建能很好地提升物理学科的教学质量，同时也能让学生的物理学科核心素养得到有效的培养与锻炼。以下，我仅结合自身的物理教学感悟與体会针对核心素养视角下初中物理教学中的模型构建这一主题发表个人认识与浅显看法。

一、 初中物理学科核心素养的概念

（一）核心素养

核心素养是指学生所应当具备的能让他们日后更好地适应社会不断发展的基本品格与能力。核心素养的形成与发展能让学生获得健康、可持续性的进步与发展。当前，我国核心素养体系主要分为文化基础、自主发展、社会参与三个大的方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养，具体细化为国家认同等18个基本要点。

（二）初中物理学科核心素养

在核心素养大的背景下，每一学科都提出了自己的核心素养框架体系。物理学科自然也不例外。高中物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度。初中阶段物理学科核心素养目前尚未明确的定义，但参照高中物理学科核心素养，我们也可以从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任这四个方面对学生的物理素养及其能力进行培养与引导。

二、 核心素养背景下初中物理教学模型构建

物理学是研究物理现象及其变化规律的科学，构建物理模型是研究物理学的一种方法;在物理教育和教学中对物理模型的讲述和讲授也是必不可少的。研究任何物理现象，都应分清主要因素和次要因素，而构建物理模型其思想核心就是要忽略次要因素以简化客观对象，并在合理简化客观对象的过程中构建起物理模型。本人根据物理研究过程简化的角度及研究的对象和方法的不同，将物理模型建构分为以下五类：整体模型、理想模型、忽略模型、数字化模型、替代模型。这五种模型的建构往往能使得学生透过现象看本质般理解物理知识，不失为培养学生物理核心素养的有效切入点。

（一）整体模型构建

整体模型构建就是要将具体研究对象中的次要因素忽略掉后把研究对象当作一个整体的一种物理模型构建。比如在研究一物体运动轨迹时把物体当成一个质点，在研究薄透镜光路时，把在透镜内部折射的过程忽略成只完成一次折射，把一束光线简化成一条光线来研究，把重力的作用集中在物体的重心上，这样就把在所研究的问题中，实际物体的大小和形状对研究本问题的影响小到可以忽略。在应用杠杆平衡条件解决实际问题时，当重力作为阻力时，不需要把物体所受的阻力的作用点始终放在重心上。整体模型构建可以培养学生的空间想象能力、对整体的直觉思维能力、构建思维能力，这些能力也能很好地激发学生的创造性、开拓性思维能力，对于培养学生的物理核心素养可发挥出极为重要的作用。

（二）理想模型构建

理想模型构建就是把只有在理想状态下才能发生的物理现象，经过大胆的猜想构思，在大量实验和实践的基础上通过推理得出来的一种物理构建模型。这是一种科学的理想化的物理模型，得出的原理或定律虽然是推理得出来的，但其也是必须通过实验检验或实践验证的。

初中物理《牛顿第一定律》的得出就有一个著名的理想实验：伽利略理想实验。伽利略让小球从弯曲的斜槽上自由下落，当斜槽充分光滑时，小球可沿另一端斜槽上升到初始高度，然后慢慢减小另一端斜槽的倾斜度直至斜槽末端接近水平，发现小球为达到初始高度，将运动得越来越远。在探究真空不能传声的实验中也构建了一个抽气钟罩理想模型：在钟罩内放入音乐芯片，然后慢慢抽出钟罩内的空气来构建真空模型，最后通过听音乐芯片发出的声音越来越小，最后几乎听不到来得出结论。理想模型构建能充分发挥学生的逻辑推理能力、空间想象能力、抽象思维和发散思维能力。由此来看，我们不难看出理想模型的构建有助于学生整体物理核心素养的培养与发展。

（三）忽略模型构建

忽略模型构建就是忽略研究对象所处条件或物理过程中的某些次要因素而形成的一种物理模型构建。在探究杠杆平衡条件时使用轻质杠杆，这样就可以忽略杠杆重力对平衡的影响;在分析斜面坡度越小，越省力时，假设了一个光滑斜面，这样就可以不用考虑摩擦对功的影响，使总功等于有用功即FL=Gh，从而分析得出结论;在分析提升物体重力对滑轮组机械效率的影响中，不考虑摩擦和绳子重时，η=GhGh+G动h可以推导出η=1-G动G+G动，从而分析得出：增大提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率。

忽略模型构建把物理过程和条件中的次要因素或微小变化忽略后，就可以不用考虑物理量的复杂变化情况，化繁为简，这样不仅取得降低教学难度增强学生学习自信心的作用，同时还潜意识地培养了学生的创新能力。通过忽略模型的构建培养学生物理核心素养及其能力的可行性得到了充分证明。

（四）数字化模型构建

数字化模型构建就是由数字、字母或其他数学符号组成的，通过数学量化、数学公式或图像图形等形式来描述物理现象或物理量大小的一种物理模型构建。

在研究带电体、磁体周围空间存在的电场和磁场时，设想出电场线、磁场线的模型，并用铁粉显示了磁棒周围的磁力线分布形状，从而建立了场的概念，而且还通过线的方向、线的疏密程度更加形象、简练而准确的描述出它们的方向和大小;在研究电学电路时，为了便于研究电路组成的整体性及其内在的联系，将每个实物（如：电源、用电器、开关和导线）抽象、简化为一个符号，然后把这些符号连接起来，构成一个能够充分准确地反映电荷实际流动情况的电路图，这就是电路。电路图实际就是一个画在纸上的实物模型，但在解决许多实际问题时就可以很方便的在图上研究，然后再拿到实践中去检验和完善。

在运动学中，可以用图像来研究速度、路程、时间的关系;在电学中，可以借助图像反映电压、电流、电阻的变化关系;在热学中，可以利用图像研究物质温度与时间的变化关系等，这样利用图像描述物理量之间的关系，会让物理量之间更加直观、更具整体性。

数字化模型构建通过数字、字母或图像来使物理量或物理现象的理解分析更加直观，通俗易懂，这样不仅可以培养学生良好的创新能力和实践能力，还可以有效提高学生的物理学习及研究能力。由上述分析中我们不难看出，数字化模型构建可以显著地提升学生自主探究获得物理知识的能力，对于学生日后实现可持续性的物理学习有着极其重要的意义，大大推动了初中物理核心素养教学目标落实的进度。

（五）替代模型构建

替代模型构建就是把一些看不见摸不着的无形的物理现象或物理量大小转化成有形的东西或容易观察的现象来替代的一种物理模型构建。在历史故事中的“曹冲称象”，就是利用漂浮条件中浮力等于重力的原理，用石頭替代大象来称出大象的重量的;在探究电磁铁强弱跟哪些因素有关的实验中，利用电磁铁吸引大头针的数量来衡量磁性的强弱;在探究电热与电流、电阻的因素的实验中，利用煤油升高的温度或液柱上升的高度来衡量电热的多少;在测量不规则形状物体的体积时，利用测量物体排开水的体积即可;在探究液体内部压强的特点时，通过U形管压强计中液柱高度差的变化来衡量液体内部压强的大小;在探究电功与哪些因素有关的实验中，我们将电功的多少转换成砝码上升的高度;替代模型构建不仅能使问题变难为易、化繁为简，在一种“柳暗花明又一村”的感觉中找到解决问题的方法，同时也会从中自然而然地激发起学生学习物理的兴趣。当学生具备了物理学习的兴趣，掌握了物理问题的解决方法，他们自然便能对物理知识实现透过现象看本质般地深入理解，这无疑有助于培养他们的物理核心素养。

三、 结语

当前，核心素养引发了众多基层教育工作者们的关注，不少初中物理学科教师更是在自身教学实践中致力于实现核心素养培养的教学目标。通过上述种种分析，我们可以看出，物理教学模型构建在初中物理教育与教学中起到了举足轻重的作用，理想的物理模型，即是物理科学体系中光辉的典范，也是解决现实物理问题不可或缺的依据，其重要性不言而喻。因此，要根据实际教学课时的内容安排，在教学中渗透构建物理模型的理念。只有这样，才使学生在解决物理问题的同时清晰地构建出情景条件的物理模型，迅速找到解决问题的方法，从而达到培养学生灵活思变、创造性思维的能力，而这显然能为学生自身物理核心素养的形成与发展奠定良好而坚实的基础。

参考文献：

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[2]吝欢欢，任新成，吝友安.提升学生物理建模能力的教学策略初探：以“弹性正碰的一种特殊情形”为例[J].中学物理教学参考，2019（18）.

[3]刘长灿.运用原始物理问题，培养学科核心素养[J].湖南中学物理，2018（7）：7-9.

作者简介：曹志超，福建省漳平市，福建省漳平市双洋中学。