試論高中物理的教與學(xué)

于英杰

摘要：怎樣才能學(xué)好物理呢？筆者認為，認識物理學(xué)思想和掌握物理學(xué)方法是學(xué)好物理的保證。本文現(xiàn)將物理學(xué)的思想和方法作一歸納總結(jié)，并滲透了筆者的一些淺薄認識。

關(guān)鍵詞：高中物理；物理學(xué)思想；物理學(xué)方法；剖析

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2014）02-0013

一、物理學(xué)思想

何謂物理學(xué)思想，物理學(xué)思想就是研究物質(zhì)的運動形式、內(nèi)在規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的客觀存在反映在人的意識中經(jīng)過思維活動而產(chǎn)生的結(jié)果。這種思維活動是人的一種精神活動，是從社會實踐中產(chǎn)生的。其內(nèi)涵包括了物理科學(xué)本身的發(fā)展建立、物理學(xué)家的探索精神和研究方法以及我們學(xué)習(xí)物理的思想過程。狹義地說，就是學(xué)習(xí)物理過程而形成的符合物理體系、物理規(guī)律和物理邏輯、物理方法的結(jié)果。學(xué)會用物理思想去分析、解決物理問題。

首先，認識物理學(xué)思想就是要知道它的發(fā)展史，要尊重客觀事實，遵循自然規(guī)律。物理學(xué)是不同于其他學(xué)科的一門自然科學(xué)，就中學(xué)物理而言，它是以觀察和實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。物理學(xué)有它自己的特點，通過了解物理學(xué)的發(fā)展歷史不難知道，所派生出的物理學(xué)體系無不來源于自然，來源于實踐。它是自然界客觀存在的東西，又與生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，與社會發(fā)展密切聯(lián)系。由此所起的作用是顯而易見了。“物理”即事物的內(nèi)在規(guī)律。它的運動形式、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等物理變化、發(fā)展必定服從某種特定的規(guī)律。我們只有認識和掌握了物理規(guī)律，才能更好地認識自然，改造自然，創(chuàng)造美好社會為人類服務(wù)。

其次，認識物理學(xué)思想，是學(xué)習(xí)物理學(xué)家對物理科學(xué)的熱愛和努力追求科學(xué)的嚴謹態(tài)度；學(xué)習(xí)他們不怕失敗敢于勝利的精神；學(xué)習(xí)他們不畏艱辛勇于拼搏的工作作風(fēng)；學(xué)習(xí)他們善于假設(shè)、實驗、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新的辨證思想；學(xué)習(xí)他們對物理的認識有著獨創(chuàng)見解、并能自成體系的勇氣和膽略；學(xué)習(xí)他們研究物理在表象、概念的基礎(chǔ)上能進行抽象、模擬、分析、綜合、判斷、推理、總結(jié)等認識活動過程的思維方法。例如，牛頓運動三定律中的第一、二定律就是在伽利略的工作基礎(chǔ)上由牛頓總結(jié)出來的。

其三，認識物理學(xué)思想是學(xué)好物理的前提，因此，我們在學(xué)習(xí)物理的過程中，始終要領(lǐng)會物理學(xué)思想，并能逐步轉(zhuǎn)化為自己的思想。掌握科學(xué)方法，提高解決物理問題的能力是極其重要的。我們在了解物理學(xué)發(fā)展史的同時，不僅要學(xué)習(xí)物理學(xué)家的精神，而且要學(xué)習(xí)他們研究物理的方法。努力汲取物理學(xué)家的精華，推進物理教學(xué)的改革?！案摹奔葱拚e誤，“革”即去除舊的東西，積極探索，勇于創(chuàng)新。掌握物理思想和研究方法，對學(xué)習(xí)好物理具有重大的意義。

高中物理教學(xué)中的物理思想主要有：1. 觀察、實驗探究思想；2. 數(shù)據(jù)圖象處理思想；3. 概念規(guī)律形成思想；4. 科學(xué)設(shè)想、建立物理模型思想；5. 數(shù)理思想；6. 科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法思想；7. “時空”和“守恒”思想；8. 變量控制思想；9. 求微、求真思想；10. 創(chuàng)新思想。但基本思想是怎樣研究物理和怎樣運用物理兩條。

二、物理學(xué)方法

所謂物理學(xué)方法，簡單的說就是研究或?qū)W習(xí)和運用物理的方法。方法是研究問題的一種門路和程序，是方式和辦法的綜合。首先，學(xué)好物理要識記、理解物理概念、規(guī)律及條件，要解決描述物理問題，就要會對物理問題進行唯象的研究，然后進一步研究它的原因、規(guī)律，再尋求解決的方法。在中學(xué)物理課中我們只要注意到參考系、速度、質(zhì)量、力、動量、能量、功等概念和牛頓運動定律、萬有引力定律、動量守恒定律、動能定理、動量定理、動量守恒定律、機械能守恒定律等規(guī)律，以及時空觀、物理模型、數(shù)學(xué)工具（矢量、圖象、變化率）等在熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)中的應(yīng)用和分析、解決的方法，就會對此有所體會。研究物理的規(guī)律，也要從歷史上看，學(xué)會從描述物理過程開始，判斷什么物理問題說明用什么物理概念、物理量去描述物體的狀態(tài)，用什么方程可以描繪物體的運動狀況，變化關(guān)系，從而可以解決控制物理的問題。

三、方法論剖析

方法是溝通思想、知識和能力的橋梁，物理方法是物理思想的具體表現(xiàn)。研究物理的方法很多，如有觀察法、實驗法、假設(shè)法、極限法、類比法、比較法、分析法、綜合法、變量控制法、圖表法、歸納法、總結(jié)法、發(fā)散思維法、抽象思維法、逆向思維法、模擬想象法、知識遷移法、數(shù)學(xué)演變法等。運用方法的過程也是思維的過程，思維主要包括抽象思維和形象思維。下面，筆者談?wù)劯咧形锢斫虒W(xué)中常見的一些思維方法及其運用：

1. 實驗法：實驗法是利用相關(guān)的儀器儀表和設(shè)計的裝置通過對現(xiàn)象的觀測，數(shù)據(jù)的采集、處理、分析后得出正確結(jié)論的一種方法。它是研究、探討、驗證物理規(guī)律的根本方法，也是科學(xué)家研究物理的主要途徑。正因如此，物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，也是區(qū)別于其它學(xué)科的特點所在。當然，其中也包括了觀察法，觀察實驗應(yīng)注意重復(fù)試驗，去偽存真、去表抓本，去粗存精，數(shù)據(jù)觀測正確，理論與實驗的誤差，理想與實際的差異，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

2. 假設(shè)法：假設(shè)法是解決物理問題的一種重要方法。用假設(shè)法解題，一般是依題意從某一假設(shè)入手，然后運用物理規(guī)律得出結(jié)果，再進行適當討論，從而找出正確答案。這種解題科學(xué)嚴謹、合乎邏輯，而且可拓寬思路。在判斷一些似是而非的物理現(xiàn)象，一般常用假設(shè)法。科學(xué)家在研究物理問題時也常采用假設(shè)法。學(xué)生們在解題時往往不敢大膽假設(shè)，不懂怎樣去創(chuàng)設(shè)物理圖景和物理量，也就覺得無從下手了。還有一些題中的物理量較少，雖然結(jié)果只與其有關(guān)，但在分析物理過程中又需要一些新的物理量介入時，也要進行相關(guān)量的假設(shè)，最后可以再消去。

3. 極限法：極限法是利用物理的某些臨界條件來處理物理問題的一種方法，也叫臨界（或邊界）條件法。在一些物理的運動狀態(tài)變化過程中，往往達到某個特定的狀態(tài)（臨界狀態(tài)）時，有關(guān)的物理量將要發(fā)生突變，此狀態(tài)叫臨界狀態(tài)，這時卻有臨界值。如果題目中出現(xiàn)如“最大、最小、至少、恰好、滿足什么條件”等一類詞語時，一般都有臨界狀態(tài)，可以利用臨界條件值作為解題思路的起點，設(shè)法求出臨界值，再作分析討論得出結(jié)果。此方法是一種很有用的思考途徑，關(guān)鍵在于抓住滿足的臨界條件，準確地分析物理過程。

4. 綜合法（也叫程序法）：綜合法就是通過題設(shè)條件，按順序?qū)σ阎獥l件的物理各過程和各因素聯(lián)系起來進行綜合分析推出未知的思維方法。即從已知到未知的思維方法，是從整體到局部的一種思維過程。此法要求從讀題開始，注意題中能劃分多少個不同的過程或不同狀態(tài)，然后對各個過程、狀態(tài)的已知量進行分析，追蹤尋求與未知量的關(guān)系，從而求得未知量。一般適用于存在多個物理過程的問題。

5. 分析法：分析法是綜合法的逆過程，它是從求未知到已知的推理思維方法。是從局部到整體的一種思維過程。其優(yōu)點在于把復(fù)雜的物理過程分解為簡單的要素分別進行分析，便于從中找出最主要的、最本質(zhì)的、起決定性的物理要素和規(guī)律。具體是從待求量的分析入手，從相關(guān)的物理概念或公式中去追求到已知量的一種方法。要求這個量，必須知道那些量，逐步尋求直至全部找出相聯(lián)系的物理過程和已知的關(guān)系，而后再從已知量寫到未知量。綜合法和分析法是最常用的解題思維方法。分析和綜合又是相互聯(lián)系的，沒有分析也就沒有綜合。綜合是以分析為基礎(chǔ)，分析又是以綜合為指導(dǎo)。

6. 模擬法：模擬法是將題設(shè)中文字描述的物理過程、狀態(tài)通過實物模型或圖示模型形象地描繪出來以幫助思維分析的一種方法。它能直觀地反映出物理過程，也有助于理解、分析、記憶物理過程。是一種化復(fù)雜為簡單、化模糊為清晰的有效方法。尤其對一些空間問題、抽象情景，如運動的追蹤、電磁場等問題的分析就顯而易見了。注意的是在設(shè)置模型時必須相對的準確、形象，以免造成誤解。

7. 類比法：類比法是指通過對內(nèi)容相似、或形式相似、或方法相似的一類不同問題的比較來區(qū)別它們異同點的方法。這種方法往往用于幫助理解，記憶、區(qū)別物理概念、規(guī)律、公式很有好處。通常用于同類不同問題的比較。如：電場和磁場，電路的串聯(lián)和并聯(lián)，動能和動量，動能定理和動量定理，單位物理量的物理量的形式（如單位體積的質(zhì)量、單位面積的壓力）等的比較。而比較法可以是不同類的比較，更有廣義性。比如數(shù)學(xué)中曲線的斜率在物理圖象里表示的物理意義是不同的，應(yīng)學(xué)會比較，有比較才能有區(qū)別。

8. 控制變量法：其方法是指在多個物理量可能參與變化影響中時，為確定各個物理量之間的關(guān)系，以控制某些物理量使其固定不變來研究另外兩個量變化規(guī)律的一種方法。它是科學(xué)研究物理的一種重要方法。

在高中物理教學(xué)中，能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點是解決物理綜合問題的重要方法之一。還有等量替換法、等效法等也常在高中物理中運用。

在教學(xué)中，教師務(wù)必要有意識地貫穿物理思想和物理方法，思想指導(dǎo)方法，方法體現(xiàn)思想。當然，隨著科學(xué)的發(fā)展、物理學(xué)習(xí)的深入，新思想新方法會不斷出現(xiàn)。所以，只要我們不懈地努力，勇于探索，大膽創(chuàng)新，就一定能為物理教學(xué)做出貢獻。

（作者單位：四川省綿陽中學(xué)實驗學(xué)校 621000）