初中生物理模型建构能力培养与核心素养提升的关联研究

初中生正处于从具象思维向抽象思维过渡的关键期，物理模型建构作为连接具体现象与抽象规律的桥梁，对其认知发展具有不可替代的作用。核心素养视域下，物理教学不仅要让学生掌握知识，更要培养其运用模型解决实际问题的能力。物理模型建构能力的提升，能直接推动科学思维的深化、科学探究能力的增强，而核心素养的发展又能反哺模型建构的深度与广度。但现有教学中，模型建构多依赖教师主导，学生主动参与不足，导致模型迁移能力薄弱，核心素养培育效果不佳。本文立足学生认知规律与教学实践，提出具体教学策略，旨在揭示模型建构能力培养与核心素养提升的协同机制，为初中物理教学改革提供理论与实践支撑。

一、依托生活化情境开展模型建构阶梯式教学，以具象感知强化科学思维与建模意识的协同发展

从理论层面进一步分析，初中生物理核心素养的培育需扎根于学生的认知发展规律，而生活化情境与阶梯式教学的结合恰是契合这一规律的有效路径。科学思维的形成并非一蹴而就，而是在对具体现象的反复加工中逐步深化的过程。物理模型作为抽象思维的产物，其建构过程需要学生在具象感知的基础上，完成从感性认识到理性认知的跨越。生活化情境所提供的熟悉场景，能降低抽象概念的认知门槛，让学生在亲身体验中积累感性经验，为模型建构提供丰富的素材。阶梯式教学的四个环节环环相扣：现象观察培养学生的观察力与注意力，要素提取锻炼其分析与筛选能力，模型简化提升抽象概括水平，验证修正则强化批判性思维。这一过程不仅使建模能力得到系统训练，更让科学思维的各要素在实践中有机融合，形成协同发展的良性循环，最终实现核心素养中科学思维与建模意识的同步提升[1]。

以“力的作用效果”模型建构为例进行拓展。教师先呈现生活化场景：推静止的购物车使其运动，捏橡皮泥改变其形状，拉弹簧使其伸长。让学生观察并描述这些现象中力带来的变化。接着引导学生提取关键要素：施力物体、受力物体、力的大小、方向和作用点，明确这些要素对力的作用效果的影响。进入模型简化阶段，用带箭头的线段（力的示意图）表示力，忽略物体的颜色、材质等非本质属性，构建“力的作用效果”模型，通过箭头方向体现力的方向，线段长短体现力的大小。最后让学生分组实验，用不同大小和方向的力推动木块、弯折直尺，记录现象并修正模型中可能存在的对力的三要素理解偏差。在此过程中，学生的科学思维和建模意识得到显著增强。

二、构建“问题驱动 — 小组协作 — 模型应用”的互动式课堂模式，以实践体验促进科学探究与模型迁移能力的共生共长

“问题驱动 — 小组协作 — 模型应用”的互动式课堂模式，精准呼应了初中物理核心素养的培育逻辑。科学探究能力的核心在于让学生经历“发现问题 — 探究成因 — 解决问题”的完整过程，而问题驱动恰是这一过程的引擎，能打破被动接受知识的惯性，激发学生主动探索的内驱力。小组协作作为中间环节，通过不同思维的碰撞与融合，既能弥补个体认知的局限，又能在观点交锋中深化对模型核心要素的理解，这种协作过程本身就是科学态度与团队精神的培养。模型应用则是检验建模能力的关键，当学生将抽象模型迁移到新问题中时，需灵活调用分析、推理等科学思维，实现从“知”到“用”的跨越。三者形成的闭环，使科学探究的实践性、模型迁移的灵活性与核心素养的综合性相互促进，最终达成能力与素养的共生共长 [2]。

以“摩擦力”模型建构为例。教师先抛出生活问题：“为什么推桌子时，垫上圆木会更省力？”引发学生思考。将学生分成小组后，提供木块、斜面、不同材质的接触面（棉布、木板、玻璃）、弹簧测力计等器材，让各组设计实验探究影响摩擦力大小的因素。小组内分工记录：改变压力大小时的拉力数据、改变接触面粗糙程度时的差异。讨论中，学生提炼出“压力”“接触面粗糙程度”“摩擦系数”等关键要素，在教师引导下构建“ f= μN”的数学模型。最后设置应用任务：“如何设计一款防滑运动鞋的鞋底？”学生需运用摩擦力模型，从增大接触面粗糙程度、合理控制接触面积等角度提出方案，并用实验验证不同纹路设计的防滑效果。整个过程中，问题驱动保障探究方向，协作深化模型理解，应用促进能力迁移，全面提升核心素养。

三、结语

综上所述，初中生物理模型建构能力的培养与核心素养的提升并非孤立存在，而是相互促进、共生共长的有机整体。生活化情境的阶梯式教学，通过具象感知到抽象建模的渐进过程，实现了科学思维与建模意识的协同发展；“问题驱动 — 小组协作 — 模型应用”的互动式课堂，则以实践体验为纽带，推动了科学探究与模型迁移能力的同步提升。这两种策略共同证明：只有将模型建构能力培养嵌入核心素养培育的全过程，才能让学生在掌握建模方法的同时，形成可持续发展的科学素养。未来研究可进一步拓展策略在力学、电学等更多物理主题中的应用，为构建更具普适性的教学模式提供依据，助力初中物理教学实现从“知识本位”到“素养本位”的真正跨越。

参考文献：

[1] 路添伊 . 运用图形表征工具培养初中生物理建模能力的 教 学 实 践 研 究 [D]. 新 疆 师 范 大 学 ，2024.DOI：10.27432/d.cnki.gxsfu.2024.000380.

[2] 刘静怡 . 面向初中生物理模型建构能力培养的大单元教 学 设 计 及 应 用 研 究 [D]. 河 南 大 学 ，2024.DOI：10.27114/d.cnki.ghnau.2024.000654.