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摘要：
物理模型通过舍弃研究对象中的次要因素，抓住主要因素，建立起一个易于研究的、能在一定程度上反映研究对象主要特点的新形象。为充分了解物理模型在大学物理教学的作用，本文首先对大学物理教学中经常设计的模型类型进行分析，然后对大学物理教学中物理模型的作用展开论述，最后结合实际教学开展情况对发挥物理模型在大学物理教学中作用的方法进行了探索。
关键词：
大学物理教学；物理模型；作用
“模型”来自于拉丁文“modus”，原意是指“方式”，即解决问题的方式，模型在教学和研究中具有十分重要的作用。随着科学技术的快速发展，模型与人类生活的关联性更加密切，这也凸显了大学教学中进行模型理论与方法教学的紧迫性和实用性。物理学科作为模型的重点运用领域，其中所涉及的模型具有学科独特性和运用普遍性，成为当前大学物理教学中的重点内容［1］。本文着重对物理模型在大学物理教学中的重要性进行研究，目的在于提升师生对物理模型构建与应用的关注度，从而为物理领域研究培养更多高素质人才。
一、大学物理教学中物理模型的分类
通常将大学物理教学中所涉及的物理模型分为实物模型、抽象模型两大类。其中，实物模型包括建筑模型、水利系统实验模型、飞机模型、原子模型等，是依据相似性原理以实物为参照进行制造的。实物模型具有艺术价值和科研价值，其中，艺术价值指的是汽车模型、建筑模型等实物模型以艺术品或展览品的形式展示出来；科研价值通过放大和缩小两种形式实现，如原子模型等放大的物理模型是为了方便人们对于肉眼观察不到的事物进行细致观察和研究而制造的，而水利系统实验模型等比例缩小模型是为了帮助人们客观认识其构造而制造的。抽象模型是大学物理教学中经常用到的，如理想模型等，抽象模型会针对物理学现象中的某个特定对象或目标进行一种简化或假设，并结合适当的描述性工具，得到抽象知识的场景［1］。理想模型作为一种典型的物理模型，在物理对象研究过程中具有重要作用，能够通过舍弃研究对象中的次要因素，抓住主要因素，建立起一个易于研究的、能在一定程度上反映研究对象主要特点的新形象。物理学中利用这种方法建立起来的理想模型有许多，包括热学中的理想气体、力学中的刚体、量子力学中的谐振子、电磁学中的点电荷等，在大学物理教学中具有重要作用。理想模型依据研究对象的复杂性可以进一步细分为实体理想模型、过程理想模型、系统理想模型、假想辅助性理想模型等，无论哪种模型在大学物理教学中均具有重要作用［2］。
二、物理模型在大学物理教学中的作用
物理模型作为一种高度概括和抽象的模型，是主体认识客体的主观能动过程，同时也是认识从实践上升为理论知识的过程，是人类知识传播和思维发展的重要体现。物理模型具有代表性、典型性等特点，作为一种物理问题的处理方法，不仅具有深化对物理概念的理解的作用，还有助于提升学生对物理知识的实际运用能力。具体来说，物理模型在大学物理教学中的作用主要体现在以下几方面。
（一）物理模型具有简化复杂问题的功能
正如前文所述，物理模型是通过弱化那些问题研究中非关键性因素的影响，将问题的关键影响因素通过突出显示的方式进行重点研究，这样的问题处理方式能使复杂的问题简单化，帮助学生对问题形成清晰的认识，深化对问题的理解。大学物理教学过程中，通过模型教学法可以强化学生的抽象思维，抓住事物的主要影响因素，忽视或者弱化那些次要因素，然后借助系统论的相关研究手段对研究对象的形状、大小、运动状态、运动过程及自身结构等情况进行重点把握，并根据这些因素之间的关系假设构建相应的理想化模型，最终运用物理知识解决问题。
（二）物理模型具有帮助学生建立正确求解思路的作用
物理模型的建立实质是对问题中主要条件或过程的概化，其能够帮助学生深化对题目或物理现象的理解，帮助学生建立正确的解题思路，提升学生的解题效率。以电场讲解为例，电场线就是为了更好地描述电场的大小而假想出来的，实际电场线并不存在。物理学中将电场线规定为从正电荷出发止于负电荷的曲线，且曲线上每一点的切线方向一致。匀强电场中场强大小和方向处处相同，电场线以间距相等且相互平行的直线形式展示出来。由此可见，电场线的引入有助于学生深化对抽象问题的认识，帮助学生掌握新知识，从而为学生正确解题奠定基础［1］。此外，物理模型的建立还有助于使抽象的物理概念与学生的生活经验相贴近，在帮助学生建立正确解题思路的同时，促进学生知识结构的不断更新与组合，提升学生的学习效率［3］。
（三）物理模型具有发散学生思维的作用
物理模型的主要意义在于对物理客体的简化描述，具有解释物理现象和规律，以及为科学家指明研究方向的作用，同时也是科学家抽象思维的充分发散过程。以原子核式模型的出现为例，其是物理学家卢瑟福基于粒子散射实验提出的原子结构运动模型，有助于将抽象的原子内部结构展示在受众群体眼前，深化人们对这一抽象结构的理解，同时也为其他科学家的研究指明了方向。原子核式模型的出现，为教师进行原子结构教学提供了支撑，在帮助学生对这一问题进行深化理解的同时，提升了学生的逻辑思维能力，对于学生的长期发展具有重要作用［1］。由此可以认为，学生在实际解决问题的过程中借助物理模型对实体进行抽象处理，能够有效发散逻辑思维，从而更好地开展学习活动。
三、发挥物理模型在大学物理教学中作用的方法
（一）注重学生物理模型意识的培养
大多数学生对物理模型存在错误认识，并且由于对关键因素把握不准确等原因，致使一些学生对模型的构建和运营存在畏难情绪，出现谈模型“色变”的情况。为此，教师在平时的物理课程教学过程中，要考虑到学生的实际情况，由易到难、循循善诱。例如，在讲授物理模型时，先从相关的历史发展讲起，让学生从整体上把握模型的发展演进过程，然后从模型的构建和应用方面进行讲解，最后回归到现实生活，尽可能让学生感受到物理模型在生活和工作中的实际应用和巨大作用。通过这一系统化的教学方式，一方面可以纠正学生对物理模型原有的片面看法，正视物理模型；另一方面，可以为培养实用型的物理人才奠定基础，为学生将来能够在生活和工作中熟练应用物理模型做准备。
（二）注重学生物理模型构建条件及相关设计思想的培养
物理模型的构建是一项系统化工作，需要一定的条件和思路作为支撑。因此，在大学物理教学过程中，要注重模型构建的精细化教学。课堂上每建立一个物理模型，教师都要将其所需要的条件及设计思想进行透彻讲解，以使学生能够真正掌握建模所需的知识。例如，教师在讲授点电荷模型时，可以根据在带电体自身线度比带电体间距离足够小的情况下，带电体形状和体积对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计这一原理，将此时的带电体视为点电荷。同时，由于带电体之间的作用力与其电荷及距离、形状、大小都有一定的关系，为了简化问题，可以排除形状、大小对相互之间作用力的影响，将带电体视为一个点。这样的细化讲解，有利于学生较为系统地掌握点电荷模型的构建原理。
（三）注重学生建模能力的培养，鼓励其进行实战演练
大学物理教学中物理模型教学的最终目的是让学生掌握建模的能力，并能够根据实际生活和工作中的问题进行模型演练。鉴于此，教师要从两方面培养学生的建模能力。首先，要让学生全面掌握物理模型构建的基本原则，在讲授常规物理知识的过程中，应尽可能融入物理模型的相关知识，实现物理规律与物理模型的有效结合。同时，要培养学生的物理模型构建意识，培养过程中以问题为中心，而不是单纯为了建模而建模。一般来说，合理的建构物理模型需要遵循三个基本原则：物理模型要尽可能简单；物理模型不能超越已经证实过正确的理论，要与相关知识内容吻合；物理模型所得出的结论要经得起实验和研究的考验。其次，要注重对学生建模能力的培养。就物理模型教学而言，学生学会建模仅是模型教学中初级目标，最终目标是学生能够举一反三，通过一个模型建构训练将相关方法运用到类似的问题中，做到触类旁通，并为将来工作中的不断创新奠定基础。
参考文献
［1］潘琳.物理模型构建在教学中的重要性探讨［J］.时代农机，2016，（1）：143-144.
［2］谢绍平.浅议物理学中的理想模型及其在大学物理教学中的作用［J］.新疆师范大学学报：自然科学版，2007，（3）：368-370.
［3］刘苏文.建立物理情景和物理模型在物理教学中的重要性［J］.中国教育技术装备，2009，（22）：143.
作者:汤维亚 单位:文山学院
