摘要：科学思维作为高中物理教育追求的必备品格与关键能力之一，涵盖模型建构、科学推理、质疑创新等方面内容。其中物理模型建构能力是理解物理情景，解决物理问题，以及探究与创新的基础能力之一。高中物理课堂上模型建构能力的培养存在重结果而轻过程的现象。对此，在课堂教学过程中合理设计关于模型建构的启发引导、思维训练和综合协作等方面活动，可以有效提高物理模型建构能力。关键词：科学思维；物理模型；建构能力；高中物理；课堂实践

高中的阶段是学生思维能力由感性向理性提升的关键时期。物理模型可辅助理解抽象的物理概念，培养问题分析、逻辑推理等能力。培养物理模型建构能力对科学思维的形成和发展具有奠基作用，

但是目前物理教学过程中，关于物理模型的教学偏向于模型的应用，而不够重视模型建构能力的培养。这导致学生在面对新的情境时难以自主构建物理模型，进而影响了问题的分析与解决。因此，教师应引导学生经历模型建构的过程，切实培养科学思维和创新能力。为此首先需要理解模型建构能力与科学思维的联系。

一、基于科学思维的物理模型建构能力的涵义

（一）科学思维的内涵

科学思维涵盖模型建构等要素，其中模型建构是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程[1]。高中阶段，科学思维不仅是对物理概念的理解与应用的能力，而且是对复杂情景的分析综合、推理论证，以及针对相关观点和结论提出一定创新性见解的品格。

（二）物理模型的意义

物理模型是物理现象或过程的抽象，是研究物理问题的重要方法之一。物理模型突出了问题的主要方面，它对物理过程的预测、情境的分析推理等发挥关键作用。

高中物理教学中基于科学思维的物理模型建构能力培养，首先要求学生掌握高中物理模型以及模型建构的方法；其次还要求学生能够创造性地应用物理模型解决问题；并且要求学生在交流分享中运用物理模型设计方案等。基于科学思维的物理模型建构能力的培养，让学生能够深入理解物理现象的本质，学习在解决复杂问题时所需要的创新思维，获得交流合作的勇气与学以致用的乐趣等。

二、当前高中物理课堂教学中模型建构的现实（一）课堂教学边缘化模型建构过程

日常的物理课堂教学中，能够交由学生完成的应全部交由学生完成[2]。而教师常常采用讲授模型建构的形式。学生没有太多主动探索和建构模型的机会， 因而他们很难深入体会模型建构的意义，更难于掌握模型建构的应用过程。并且课堂教学设计中缺少引领 生参加模型建构的相关活动。教材等对于模型建构的表述也比较抽象，未很好地突出建模教学的细节，从而削减了课堂教学中模型建构过程教学的比重。

（二）学生缺乏模型建构的思维训练

当前的高中物理课堂，重在强调物理模型的认识。而在引导学生主动分析问题，抽象模型建构的关键因素，建立合理模型等方面都相对缺乏。导致学生总是习惯于机械地套用物理模型。学生对于模型建构的背景条件以及模型所适用的范围等缺乏深刻理解，遇到复杂或新型的物理问题时无法熟练应用模型建构。

对此，物理课堂中关于模型建构能力的培养的实践与研究如下三、基于科学思维的高中物理模型建构教学课堂实践策略（一）创设真实问题情境，激发主动建模

基于科学思维的高中物理教学里，营造真实的问题情境可以成为调动学生建模动力的有效方式。比如采用贴近生活的问题情景引导学生观察、思索，进而提出具体的物理问题，增强学习的指向性。真实的情境能激发起学生的好奇心和探索的渴望，促使他们积极投入到模型的创造过程中来，形成问题意识。教师应当规划出一些开放性的问题情境，支持学生去察觉情境条件之间的关系并提出模型假设，还应当鼓励学生通过科学的方式加以分析和检验，借此推动学生的科学思维成长，帮助其发展模型建构能力。

例如，高中物理鲁科版《科学测量：用单摆测量重力加速度》的课堂教学中，教师以“怎样准确测量出重力加速度？”这样的真实问题情境开始，从实际生活中的测量需求出发，启发学生思考测量重力加速度有什么困难。

然后引发学生主动建模的动机。学生通过观察单摆的摆动等时等现象，自主联系到影响单摆的摆动周期的因素，进而联想到可以用测量摆动周期来间接计算出重力加速度的思路，此时教师指导学生确定研究对象并设计实验方案，让学生自主构建实验室的单摆模型，进而利用单摆模型测量重力加速度。

（二）重视模型构建过程，理清建模思路

基于科学思维的高中物理教学中，提升模型构建能力的一个细节就是引导学生熟练掌握模型构建的思路。首先明确模型对应的运用情景，使学生在复杂情境中较快地辨析并选择合适的物理模型；其次明确情境中物理模型的要素，以使物理模型在情境中得到具体的呈现；然后推理论证物理模型的合理性，使物理模型在情境中得到具体应用；并且物理模型的建构过程还需要质疑与批判的思维过程，使学生更深入的理解相关物理模型的本质与联系。因此清晰的建模思路可以帮助学生形成更深刻的物理观念，进而提升物理模型的建构能力。

例如在《波的反射和折射》的课堂实践中，设计引导学生观测不同介质界面处波的传播情况，再构建波的模型，而后在波及其传播的模型构建过程中理解反射与折射规律。在构建波的模型过程中，引导个学生独立作图，运用图像分析法，将波阵面的推进以及分界面上波线的变化逐步呈现出来，以帮助学生理解波的传播方向变化的过程。最后再引导学生对图像展开批判性的讨论，发现子波模型的局限性等。这一课堂实践过程中，建模思维的路径层层递进，强化了学生的模型构建思路，有效提升了物理模型建构能力。

（三）开展小组探究活动，培养合作建模

在基于科学思维的高中物理教学中，开展小组探究活动有利于学生之间合作与交流，而合作交流又有利于提高整体模型建构水平。小组合作活动中，组内学生可以把各自的观点整合起来，从不同角度去思考建模[3]。小组合作探究倡导大家相互交流，分享信息，这样就容易引发科学思维的碰撞，有利于激发学生建模等创新想法。在合作学习的环境中，学生的责任感和团队精神得以锻炼，他们的沟通表达能力以及协作精神也得到训练。教师在活动期间只要做好辅助的角色，就能促使建模任务圆满完成与教学目的达成。

例如在《科学测量:用双缝干涉测光的波长》课堂教学中，设计组织学生进行小组合作探究活动，旨在合作中建构模型并解决问题。本课堂中，每个小组的学生都一起解决一个复杂的问题——光波长的测量。面对光波长这个抽象的物理量，小组学生首先各自表达对光波长的认识。在这个过程中，学生们达成共识，在所学的光知识中寻找与光波长相关的物理模型以解决问题。受到启发，小组成员集体选用光的双缝干涉模型讨论光波长测量的方案。接下来的实验方案设计中，教师适时引导，让各个小组都把思维聚焦到实验室双缝干涉实验模型的建立中去。这个由理论模型到实验室模型的反向建构过程中，学生加深了双缝干涉模型的理解，并且在小组探究与实验操作中培养了团队协作能力，发展了科学思维能力。

高中物理学科核心素养中，虽然模型建构是科学思维的一个要素，但是物理模型建构能力在课堂实践中的意义却服务于核心素养的各个方面。物理模型是物理观念落实的一个有效手段。围绕物理模型建构能力的培养，还可以有效开展实验探究，并端正学生的科学态度与责任等。不过物理模型建构能力的中心还是科学思维，因此在课堂实践中，发挥学生进行模型建构的内驱力，使其熟悉模型建构的思维方式，通过合作探究推动模型建构活动，进而切实提升科学思维，落实物理学科核心素养的培养。

参考文献：

[1] 岳珂.核心素养导向下新高考物理试题对模型建构的考查研究[D].淮北师范大学硕士论文,2024.

[2] 陈卫国.基于科学思维的高中物理模型建构能力培养的实践与思考[J].数理化学习:高中版,2023(8):54-56.

[3] 齐妙.基于科学思维拓展的高中物理模型教学实践与思考[J].云南教育：中学教师,2021(Z1):36-37.