前言
《普通高中物理课程标准》把“突出物理学科本质，培养学生核心素养”作为教学改革的重中之重。而物理学的核心素养可以归纳为四大要素：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。而模型构建则是科学思维素养中的重要元素。这要求教师应从多个方面安次区多种手段进行模型教学，以此培养学生核心素养。本文就高中物理模型教学和学生科学思维能力的培养进行简要探讨，以供参考。
一、物理模型的划分
物理模型是高度抽象和理想化的心理构造物，是科学抽象和高度概括的综合产物。按照理想目标不同，可以划分为三种类型：
(一)对象模型
对象模型是根据特定研究目标的特性，从研究目标和需求中抽取其主要要素，忽视或淡化次要要素，从而构建一个理想化、抽象化的模型，以反映研究对象的基本特性。例如：光线，粒子，离子，薄透镜，点光源，单摆运动，理想气体，波尔模型，卢瑟福模型等等。
(二)过程模型
物理过程通常较为复杂，其影响因素很多，为了便于研究，往往会抓住主要因素，舍弃次要因素，构建一个能反映事物变化的理想过程。例如，力学上的自由落体运动，简谐运动，弹性碰撞等；热力学中的等温、等压、等容、绝热等方面的变化。
(三)结构模型
结构模型结构模型建立在实践观察与试验基础上，应用理性的逻辑逻辑，对对象结构、相互作用、运动等进行简化的描述。比如，分子电流的安培假说，卢瑟福的原子核结构模型，玻尔的准量子化原子模型等等。
二、于物理模型构建中培养抽象思维
抽象思维是一种思维方式，是从事物本身的许多复杂的元素中，抽取其本质元素，抛弃其它非本质元素的思维过程。对物理建模过程的本质进行剖析，是一种科学抽象的过程，而每一种建模模型的教学都是对学生思维能力的培养与提升。在物理教学中，运用分析和综合、抽象和概括、归纳和类比等思维方式，通过建立模型来训练学生的分析、综合、比较、抽象、归纳、推理等思维。
如，在建立自由落体模型时，要消除学生的固有生活体验与认知的影响。可以先展示硬币和纸张的运动，再把纸张揉成一团，和硬币一起从同一高度向下坠落，这样就能激发学生的思维矛盾，并引出猜想“落快慢不同是因为空气阻力的影响”，让他们去思维自然现象背后的规律。然后，用牛顿管做实验，得出一个结论：“在没有空气阻力时，物体不论轻重，下落的速度都一样快。”在此基础上，利用打点计时器对自由落体的运动规律进行深入的研究，以此得出自由落体的运动模型。
在模型教学中，应注重培养学生对模型的认识与把握，使其对模型进行抽象，并将其纳入该模型，使其具备特定的条件，使其能够从多个角度认识到模型的不同变化，避免其产生死板的思想或僵化的思想。例如，单摆模型将摆球视为一个质点，忽视了空气对摆球的减震，而摆球在垂直平面上受到重力和绳索的拉力的影响。在摇摆时，绳索为一个指向中心的拉力，起到了束缚的作用。同时，弧线还能限制摆球的摆动，因为二者本质相同，所以也有限制作用。这样，球体在接近平滑曲线轨迹的最低点处进行的往复运动也属于单摆模型。
三、于模型解决问题时培养模型思维
模型思维是一种综合思维，它是一种以系统的方法来解决问题的思维方法。在很多方面我们都能见到，比如在围棋的世界里，人们就是靠着棋谱的不断复盘才能成为高手的。通过建立物理模型来训练学生的模型思维，有助于学生对物理的基本性质的认识和把握，并能使他们在解题过程中举一反三、触类旁通，从而提高学习效率。物理解题的本质就是把所研究的问题抽象为一个或多个物理模型，并根据这些模型的具体规则进行求解。
在习题教学中，引导学生运用模型构建进行解题，是对学生进行模型思维培养的一个重要步骤。在运用模型构建求解问题时，要注意各种模型的限制条件和适用范围，要充分考虑问题的本质和目标，合理地选取相应的物理模型，而不能胡乱使用模型，不能盲目地使用模型。高中物理课后习题和高考物理模型的构建要比教科书上的基础模型要困难得多，都属于综合性的物理模型，这就要求学生建立一个综合的“系统模型”。例如：追及模型、板块模型、爆炸模型、电磁轨道上的双杆模型。注重引导建立和运用这些系统模型，并对其规则与方法进行归纳，有助于培养学生的模型思维能力。
四、于模型变幻中培养等效思维
很多同学都感到迷惑：很多物理课本上的公式都背得滚瓜烂熟，可是一遇到新情况就不知道该用什么公式，也不知道该怎么用它们来解决实际问题。这是因为学生没有从一个特定的问题中抽象出一个物理模型。换句话说，要么不懂公式，要么不懂实际问题，要么不懂如何将公式和现实问题联系起来。所以，要使学生形成较好的模型思维，就必须加强对模型转换的训练。
等效转换是常用的模型转换方法。等效思维是一种思维的方式，它把一个不认识的、复杂的实体实体或物理过程，用一个简单而又非常熟悉的实体物体或过程替换掉。当我们对一个物理问题进行分析的时候，我们可以将一个物理问题的模型和我们所熟知的物理模型进行对比，找到两者之间的相似之处，如果两者的物理性质是一样的，那么我们就可以用这个模型来进行替代。
例如，在图1中，一个带有光滑弧形轨道小车，其质量是 m，它被放置在一个平滑的平面上，一个同样重量 m的金属块，以 v的速度沿着轨道水平端向左滑动，到达一定的高度后又返回，这样，当金属块返回到汽车的右端时，（ ）。
A.以速度v做平抛运动
B.以小于v的速度做平抛运动
C.静止
D.自由下落
分析：由于由金属块、小车构成的系统在运动过程中不会受到任何外力，而且不会有机械能损耗。因此，当金属块滑动的全过程等效为：一个小球在初始速度 v和另一个小球发生弹性撞击的过程，由于质量相等，速度交换就会发生。当金属块返回到小车的右端后，以地面作为参考系，车的速度是 v，金属块的速度是0，所以金属块是自由落体，所以选择 D。
结语
总而言之，在高中物理教学中，物理模型的构建和运用具有举足轻重的作用，而此种教学方法与学生核心素养、思维能力的培养又是相互联系、相互促进、相辅相成的。这便要求教师应从多个方面采取多种手段开展模型教学，以此确切发挥物理学科的教育价值。
参考文献
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[2]肖祥清,罗华权.基于模型建构视角的高中物理教学设计比较研究——以“探究连接体问题”教学设计为例[J].中学理科园地,2022,18(2):78-82.
