物理學(xué)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)探析

馬志剛

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，如何在有限的課時(shí)內(nèi)使學(xué)生學(xué)好物理知識(shí)、培養(yǎng)各種能力，是每位物理教師應(yīng)該思考的問(wèn)題。探析物理學(xué)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，是為了使物理學(xué)教師在教學(xué)過(guò)程中具有針對(duì)性，不但要掌握理論知識(shí)，而且也應(yīng)注重能力的培養(yǎng)。既知識(shí)與能力并重，又實(shí)踐與創(chuàng)新并行。筆者認(rèn)為物理學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的能力是多方面的，本文主要討論以下四方面：培養(yǎng)學(xué)生將研究的物理系統(tǒng)理想化的能力，分析問(wèn)題的能力，“科學(xué)猜想”的能力和觀察、分析、推理能力。

關(guān)鍵詞：物理；能力；培養(yǎng)；探析

1.培養(yǎng)學(xué)生將研究的物理系統(tǒng)理想化的能力

學(xué)習(xí)物理知識(shí)，首先要學(xué)會(huì)觀察物理現(xiàn)象，但如果僅僅是觀察，而不能抓住現(xiàn)象背后隱藏的事實(shí)本質(zhì)，就無(wú)法弄清錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)象發(fā)生的規(guī)律，或被假象迷惑。因此，將復(fù)雜的系統(tǒng)轉(zhuǎn)為相應(yīng)的理想化模型，是研究現(xiàn)象及其規(guī)律不可忽視的重要環(huán)節(jié)。

建立理想模型，就是在學(xué)習(xí)、研究中忽略與所研究的“目標(biāo)”無(wú)關(guān)的“枝節(jié)”，只考慮相關(guān)的過(guò)程。不過(guò)，模型畢竟是“一種理想化”，雖然有著鮮明的代表性，但必然受到近似性的限制，不是每件事物用模型去說(shuō)明都能得到成功。模型建立與進(jìn)一步修正和完善，就是培養(yǎng)學(xué)生不斷深入學(xué)習(xí)、研究的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生將考慮的問(wèn)題“理想化”的過(guò)程。

2.培養(yǎng)學(xué)生從計(jì)算結(jié)果分析問(wèn)題的能力

（1）進(jìn)行數(shù)前符號(hào)分析的能力。物理學(xué)不但要學(xué)習(xí)抽象的理論，還常常要通過(guò)計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果往往會(huì)有不同的物理意義。比如在計(jì)算力的大小時(shí)，出現(xiàn)負(fù)值，其“負(fù)號(hào)”并非純數(shù)學(xué)中的“負(fù)號(hào)”，而代表了力的方向與規(guī)定的方向（正方向）相反；在計(jì)算位移時(shí)，出現(xiàn)負(fù)號(hào)，表示物體運(yùn)動(dòng)的方向與物體出發(fā)時(shí)初速度的方向相反等等。

（2）進(jìn)行數(shù)的大小分析的能力。當(dāng)我們?cè)谟?jì)算中出現(xiàn)質(zhì)量為負(fù)值時(shí)，肯定運(yùn)算過(guò)程或運(yùn)算角度有誤；當(dāng)計(jì)算普朗克常數(shù)h→0時(shí)，量子物理的問(wèn)題近似成經(jīng)典物理問(wèn)題；當(dāng)計(jì)算的壓強(qiáng)p→0時(shí)，氣體的性質(zhì)和規(guī)律十分接近理想氣體的性質(zhì)和規(guī)律……

（3）進(jìn)行數(shù)量級(jí)分析的能力。從數(shù)量級(jí)的變化可以研究系統(tǒng)的物理性質(zhì)及其規(guī)律的變化。例如，在原子物理中，研究堿金屬光譜時(shí)，發(fā)現(xiàn)各譜線系中都出現(xiàn)了雙線結(jié)構(gòu)，為了弄清楚形成原因，人們依據(jù)電子存在自旋的假設(shè)和相關(guān)理論，對(duì)電子軌道運(yùn)動(dòng)激發(fā)的磁場(chǎng)與自旋磁矩相互作用產(chǎn)生的附加能量進(jìn)行數(shù)量級(jí)的估計(jì)，結(jié)果是：這個(gè)附加能量應(yīng)在-1015ev左右，而這正是實(shí)驗(yàn)所觀測(cè)到分裂的數(shù)量級(jí)，從而使人們斷定了電子自旋的存在，明白了引起譜線分裂的原因是：“自旋—軌道”相互作用。

3.培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)猜想”的能力

“科學(xué)猜想”對(duì)于培養(yǎng)探新與創(chuàng)造的精神有著特殊的作用。這種方法在物理學(xué)的形成和發(fā)展中有著大量的實(shí)例。例如伽利略通過(guò)研究小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)，“猜想”出自由落體與光滑平面上小球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；法拉第在“電流周圍存在磁場(chǎng)”的基礎(chǔ)上，“猜想”出變化磁場(chǎng)周圍存在電場(chǎng)，并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起電磁感應(yīng)定律。

4.培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、推理能力

（1）從生活中走向物理，端正學(xué)習(xí)態(tài)度。要有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注實(shí)際生活和科技發(fā)展。在教學(xué)過(guò)程中一定要注意讓學(xué)生多渠道、多方面地去吸收和了解有關(guān)信息，盡量多地去了解科學(xué)事件以及科技的發(fā)展方向，教師還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等工具找到一些專題性的科普資料，并且上課的時(shí)候提供給學(xué)生，比如航天技術(shù)、交通安全等，從而培養(yǎng)學(xué)生從生活當(dāng)中發(fā)現(xiàn)物理問(wèn)題的能力，以及通過(guò)學(xué)習(xí)到的物理知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，這樣能夠樹(shù)立他們對(duì)“物理好學(xué)、學(xué)好物理”的信心。

（2）合理采取措施，改變學(xué)習(xí)方式要提倡學(xué)生學(xué)習(xí)多樣化。在高中階段，讓學(xué)生學(xué)習(xí)鉆研課本、自己動(dòng)手查閱、收集資料，開(kāi)拓途徑獲得各種相關(guān)信息。向?qū)W生強(qiáng)調(diào)作業(yè)形式的多樣化，并給予一些學(xué)生感興趣的現(xiàn)象或話題，讓他們課后相互討論，共同通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等途徑查閱相關(guān)信息。物理老師應(yīng)該盡自己最大的努力提供給學(xué)生各種各樣的學(xué)習(xí)信息，比如和物理學(xué)習(xí)有關(guān)的網(wǎng)址、參考文獻(xiàn)以及各種科普刊物等。

（3）讓學(xué)生在探究中學(xué)會(huì)推理和分析。高中物理研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展，既要考慮學(xué)生的興趣愛(ài)好、學(xué)科基礎(chǔ)和學(xué)校的研究條件，又要考慮學(xué)生的發(fā)展問(wèn)題。物理老師所選擇的課題難度不能太深或者是太淺，太淺會(huì)讓學(xué)生喪失學(xué)習(xí)的興趣，太深則會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性?？勺裱韵略瓌t：①?gòu)膶W(xué)生的興趣出發(fā)；②選題要?。虎圻x擇的問(wèn)題必須有一定的研究性價(jià)值；④注意課題實(shí)施的客觀條件。

這樣，就能培養(yǎng)學(xué)生在掌握其概念的時(shí)候，學(xué)會(huì)觀察、分析、推理的能力。讓學(xué)生在自主探索和合作交流的過(guò)程中學(xué)會(huì)推理，學(xué)會(huì)分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊福家.原子物理學(xué)[M].上海：上?？萍汲霭嫔纾?985.

[2]吳宗漢，周雨青.物理學(xué)史與物理學(xué)思想方法論[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

（作者單位：黔南民族師范學(xué)院物理與電子科學(xué)系）