物理教學(xué)中能力培養(yǎng)的理論研究

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物理教學(xué)中能力培養(yǎng)的理論研究

粵北技工學(xué)校朱崢嶸

物理教學(xué)通過活化概念引導(dǎo)學(xué)生“頓悟”概念的內(nèi)涵，把抽象的問題具體化；通過激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣增強(qiáng)識(shí)圖、判斷、推理、分析等各種能力，達(dá)到幫助學(xué)生建立高效學(xué)習(xí)創(chuàng)新思維模式的教學(xué)目的。本文以中學(xué)物理教學(xué)為載體，借助物理概念、物理規(guī)律、物理實(shí)驗(yàn)和物理習(xí)題等教學(xué)平臺(tái)，通過穿插置疑等一系列具體的教學(xué)方法，對(duì)培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)模式進(jìn)行探索與研究。

物理教學(xué) 思維能力 培養(yǎng) 創(chuàng)新 發(fā)散

一、活化概念，培養(yǎng)抽象思維能力

物理學(xué)中有許多概念比較抽象，學(xué)生難以理解，只憑借死記硬背無(wú)法進(jìn)入創(chuàng)造性思維情境。教師可以設(shè)置有趣的小實(shí)驗(yàn)和誘導(dǎo)性問題，將抽象概念活化，使學(xué)生能形象、直觀地“頓悟”概念內(nèi)涵，把抽象的問題具體化。

例如，人們時(shí)刻都需要跟大氣“打交道”，從未感覺到大氣壓強(qiáng)。教師講大氣壓強(qiáng)知識(shí)前可以增加一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：將小試管插入盛滿水的大試管中，豎直倒懸于空中?？吹叫≡嚬懿粩噙M(jìn)入大試管時(shí)，學(xué)生發(fā)出疑問：“為什么小試管不掉下來？”為鼓勵(lì)學(xué)生猜想，教師提出：“是不是水把小試管吸進(jìn)去了？是不是有一種什么力把小試管推進(jìn)去了？”發(fā)現(xiàn)是空氣壓力“作怪”時(shí)，學(xué)生的喜悅之情溢于言表。有的學(xué)生還懷疑水的黏性，為此，教師在杯里加兩個(gè)彩色玻璃珠并在杯底鉆一小孔，用手指堵住小孔演示覆杯實(shí)驗(yàn)，學(xué)生看見水和珠子不會(huì)掉下來，當(dāng)手指移開小孔，水和水珠立即掉下來，這就排除了水的黏性作用，大氣壓強(qiáng)的概念自然會(huì)被學(xué)生接受。

二、物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

1.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，刺激求知欲望。如何激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造欲望？認(rèn)識(shí)是客觀現(xiàn)實(shí)的反映，認(rèn)識(shí)本身就是激發(fā)興趣的過程。首先，教師應(yīng)把學(xué)生當(dāng)成認(rèn)識(shí)的主人，充分發(fā)揮學(xué)生在認(rèn)識(shí)過程中的主體作用，使學(xué)生從學(xué)習(xí)中受到啟發(fā)，產(chǎn)生好奇心。其次，教師應(yīng)通過問題實(shí)現(xiàn)具有自我創(chuàng)新價(jià)值意義的智能活動(dòng)。事實(shí)上，大多數(shù)學(xué)生都具有展示自己才能的愿望，特別是創(chuàng)造能力的愿望和要求，這種潛在的欲望驅(qū)使學(xué)生積極進(jìn)取，取得成果，收獲精神上的滿足。教師在物理教學(xué)過程中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和動(dòng)機(jī)，設(shè)法為學(xué)生提供自我表現(xiàn)機(jī)會(huì)，發(fā)揮創(chuàng)造潛能。

2.鼓勵(lì)“猜測(cè)”。教師指導(dǎo)學(xué)生做演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)先引導(dǎo)學(xué)生推測(cè)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果，提出產(chǎn)生這一結(jié)果的理由，通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，這樣既符合學(xué)生心理認(rèn)知規(guī)律，又有助于養(yǎng)成遇到問題敢于大膽“猜測(cè)”的良好思考習(xí)慣。

3.培養(yǎng)識(shí)圖思維能力。許多物理定律、公式都可用圖形描述。圖形描述物理問題可使問題簡(jiǎn)化，貼近生產(chǎn)和生活實(shí)際，學(xué)生一旦找到圖形蘊(yùn)藏的深刻物理規(guī)律之后便茅塞頓開，使問題難度得到“降冪”處理。教師稱這種尋找圖形蘊(yùn)藏物理規(guī)律的思維過程為“識(shí)圖思維能力”。

4. 培養(yǎng)觀察能力。物理知識(shí)的應(yīng)用比比皆是，教師應(yīng)要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)觀察到的現(xiàn)象盡力生疑、“挑刺”和深思，為學(xué)生創(chuàng)造條件把新思想轉(zhuǎn)化為新創(chuàng)造，其中必定有創(chuàng)新思維，因?yàn)閯?chuàng)新思維能力極為重要。

5.培養(yǎng)分析、判斷和邏輯推理能力。判斷是抽象思維的一種形式。學(xué)生對(duì)事物的物理屬性做出正確判斷是物理教學(xué)的重要目標(biāo)。

例如，“磁通量”，筆者要求學(xué)生判斷磁通量的大小和磁通量變化。磁通量的物理意義是穿過某個(gè)面積的磁感線的條數(shù)，而磁感線在空間呈立體分布狀態(tài)。學(xué)生使用公式Φ=B·S·sinθ計(jì)算磁通量時(shí)，對(duì)磁通量的大小和磁通量的變化容易出現(xiàn)各種判斷錯(cuò)誤。磁場(chǎng)集中在虛線框內(nèi)，一平面繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，求θ從0°到90°過程中Φ的變化。學(xué)生容易對(duì)θ、S判斷錯(cuò)誤，不經(jīng)分析就代入公式計(jì)算。為了便于看出磁感線的分布，利用計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫，教師可以在磁感線分布的空間圖中畫出S在垂直于B的方向上的投影，得出“S未完全進(jìn)入B內(nèi)時(shí)，Φ不變，完全進(jìn)入B后，Φ=B·S·cosθ”的結(jié)論。

推理分析是抽象思維的另一種形式。事物之間具有種種聯(lián)系，反映事物聯(lián)系的判斷之間也具有各種聯(lián)系。遵循這些聯(lián)系，教師可以由一個(gè)或幾個(gè)判斷推理出另一些判斷。物理教學(xué)中，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的推理能力非常重要。一方面，物理學(xué)的概念和規(guī)律是在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過歸納推理、演繹推理和類比推理建立起來地。另一方面，學(xué)生要想通過掌握物理知識(shí)發(fā)展能力，必須進(jìn)行大量的推理訓(xùn)練。

6. 以“問”促進(jìn)思維。教師應(yīng)多設(shè)計(jì)一些充分體現(xiàn)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)，改善學(xué)生思維品質(zhì)，訓(xùn)練學(xué)生思維的“多維”性，循序漸進(jìn)地“問”問題，引導(dǎo)學(xué)生從“知識(shí)點(diǎn)切入——分析探究——發(fā)散思維——概念形成理解——聚斂思維——思維結(jié)果概括并驗(yàn)證——思維落實(shí)”的全過程實(shí)踐，充分鍛煉學(xué)生的智力潛能，提高學(xué)生的思維水平，幫助學(xué)生建立高效學(xué)習(xí)創(chuàng)新思維模式。教師應(yīng)在課堂上把握機(jī)會(huì)，以學(xué)生的角度審視遇到的問題，因?yàn)橛行┛雌饋聿黄鹧鄣男栴}對(duì)學(xué)生來說卻是難得的一次“創(chuàng)新”。

三、物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維

1.穿插置疑，訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維。發(fā)散思維和收斂思維的訓(xùn)練是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的有效途徑。為培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，教師講物理概念、規(guī)律之前應(yīng)穿插置疑，促使學(xué)生廣泛搜尋記憶貯存，提取更多信息項(xiàng)目尋求答案。

例如，教師指導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)方法研究電流、電壓、電阻之間的關(guān)系時(shí)提出問題：如何研究三個(gè)物理量之間的變化？學(xué)生設(shè)想其中的一個(gè)量保持不變，研究其余兩個(gè)量間的變化關(guān)系；將三個(gè)量之間的變化轉(zhuǎn)化成兩個(gè)量之間的變化，再使另外一個(gè)量保持不變，研究剩下的兩個(gè)量間的變化關(guān)系，然后通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納出三個(gè)量之間的變化關(guān)系。這個(gè)過程能使學(xué)生感受到成功喜悅，為學(xué)到物理學(xué)家做過的實(shí)驗(yàn)而興奮。

2.從思維的流暢性培養(yǎng)發(fā)散性思維。發(fā)散思維的流暢性是指利用發(fā)散思維思考某一問題時(shí)迅速沿著這個(gè)方向發(fā)散出去，形成豐富的內(nèi)容。

（1）物理概念和規(guī)律教學(xué)中培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。物理概念和總結(jié)規(guī)律教學(xué)要揭示物理現(xiàn)象、物理事實(shí)的本質(zhì)，學(xué)生掌握其精髓，多層次，多角度擴(kuò)展知識(shí)，理解知識(shí)與運(yùn)用知識(shí)，更全面、深刻地掌握物理概念和規(guī)律。教師要注意展現(xiàn)物理概念、規(guī)律的形成過程，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、判斷、推理，各抒己見，廣泛開展各種信息交流，使學(xué)生的各種思想有充分展現(xiàn)的機(jī)會(huì)，然后通過比較、鑒別、去偽存真，透過現(xiàn)象求本質(zhì)。

（2）通過巧設(shè)“問題”培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。向?qū)W生提一個(gè)問題比告訴學(xué)生100個(gè)答案更可貴。一個(gè)物理問題的結(jié)構(gòu)對(duì)于學(xué)生的物理思維和解答程序具有導(dǎo)向作用。要想培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，教師應(yīng)在問題的問法與提法上下功夫。

以電阻問題為例，教師可以提出：①若電阻兩端電壓一定，電阻減少時(shí)電功率如何變化？②電爐中的電阻絲被剪短一段，煮東西比原來熱得快還是慢？對(duì)于問題①，學(xué)生只要熟記電功率公式就可以，運(yùn)用的思維方式是集中思維。對(duì)于問題②，學(xué)生需要知道電阻絲的長(zhǎng)度對(duì)電阻的影響，接到電爐兩端的電壓是一定的，煮東西時(shí)熱得快還是慢與電阻絲的電功率有關(guān)?？紤]上述因素后學(xué)生才能用電功率公式討論、作答，學(xué)生作答時(shí)的思維方式屬發(fā)散思維。

（3）物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。在具體的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以根據(jù)同一實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行多樣性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。例如，要測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，教師可以指導(dǎo)學(xué)生選用以下幾組器材動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：①電壓表、電阻箱、電池、電鍵各一個(gè)，另加幾根導(dǎo)線；②電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電池、電鍵各一個(gè)，另加幾根導(dǎo)線；③電流表、電阻箱、電池、電鍵各一個(gè)，另加幾根導(dǎo)線。這幾組器材組成的電器均可測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。學(xué)生通過類似實(shí)驗(yàn)?zāi)荏w會(huì)解決問題的方法是多種多樣的，應(yīng)從多方面尋求問題的解決方法，培養(yǎng)發(fā)散思維。

（4）物理習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。物理習(xí)題往往針對(duì)一系列物理知識(shí)點(diǎn)編制，教師可以精心設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維的習(xí)題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維訓(xùn)練，有利于學(xué)生靈活掌握各知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到知識(shí)遷移和巧解巧算的目的。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生廣開思路，一題多解，用多個(gè)物理規(guī)律處理同一物理問題，腦海里儲(chǔ)存的大量信息會(huì)被充分調(diào)動(dòng)，在探求問題的解法方案中使學(xué)生的思維得到快速發(fā)散。

3.從思維的變通性培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。教師引導(dǎo)學(xué)生思考時(shí)，一條路徑走不通可考慮別的路徑。變通是應(yīng)付千變?nèi)f化的變動(dòng)情況和解決千姿百態(tài)問題的關(guān)鍵，是發(fā)散思維的重要品質(zhì)。

（1） 采用辯證法培養(yǎng)思維的變通性。物理題中經(jīng)常遇到動(dòng)與靜、內(nèi)與外、變化與恒定、曲與真等相互對(duì)立、相互斥和的一面，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生看到它們相互滲透、相互貫通的另一面，用轉(zhuǎn)化的方法解決問題：

①動(dòng)與靜的相互轉(zhuǎn)化。例如，無(wú)風(fēng)的時(shí)候雨點(diǎn)以5米/秒的速度勻速豎直下落，某人以3米/秒的速度勻速向東運(yùn)動(dòng)，人感覺到雨點(diǎn)下落的方向是什么？分析得出，本題應(yīng)選擇人作為參考系，以雨點(diǎn)作為研究對(duì)象，雨點(diǎn)相對(duì)于人的運(yùn)動(dòng)速度為3米/秒，方向向西，即人感覺到雨從西南方向打來。

②正與逆的相互轉(zhuǎn)化。教師應(yīng)訓(xùn)練學(xué)生從某個(gè)方向思考難以求解的問題時(shí)想到從相反的方向?qū)ふ医鉀Q問題的辦法，這就是所謂的逆向思維問題，如光學(xué)題可應(yīng)用光的可逆性解決問題。

（2）通過聯(lián)想培養(yǎng)思維的發(fā)散性。聯(lián)想是指由一種事物想到另一種事物的心理過程，聯(lián)想是學(xué)習(xí)的必要經(jīng)歷環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)中想得多——發(fā)現(xiàn)問題就多——解決得好——獲得成功喜悅——促進(jìn)聯(lián)想進(jìn)一步發(fā)展。因此，培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想能力十分必要。教師可以利用“聯(lián)想探究”有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造動(dòng)機(jī)。物理學(xué)中的很多規(guī)律都是人們依據(jù)研究對(duì)象提供的信息打破常規(guī)，尋求變異，探索和運(yùn)用多種思維方式得出，如牛頓從“蘋果砸頭頂”聯(lián)想到萬(wàn)有引力，阿基米德從“洗澡溢水”的現(xiàn)象得出浸在液體中的物體受到的浮力與被它排開的液體重量之間的關(guān)系。

教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及要求創(chuàng)設(shè)問題情境，以問題的發(fā)現(xiàn)、探究和解決激發(fā)學(xué)生的求知欲、創(chuàng)造欲和主體意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生研究問題、解決問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生善于觀察和發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，從理論的邏輯推理等方面提出高質(zhì)量的問題，通過聯(lián)想同中見異，異中見同。

運(yùn)用“極限聯(lián)想”認(rèn)識(shí)物理規(guī)律。所謂“極限聯(lián)想”就是運(yùn)用聯(lián)想在邊緣、臨界狀態(tài)下的情況把聯(lián)想過程推到極端，設(shè)想進(jìn)入理想狀態(tài)，得出結(jié)論。這是聯(lián)想問題的常用方法，也是解決物理問題的捷徑。

筆者以物理問題為例，伽利略曾經(jīng)讓一輛小車依次在鋪有毛巾、棉布和木板的相同斜面上從同一高度下滑，結(jié)論為在毛巾表面，小車滑行得最短，棉布表面次之，木板表面最長(zhǎng)。然后教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想：假如接觸面無(wú)摩擦，小車將無(wú)限制地運(yùn)動(dòng)下去，這就是牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律?！皹O限聯(lián)想”容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富學(xué)生的想象力。例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在課堂中討論“假如沒有重力”“假如沒有摩擦”等問題，鼓勵(lì)每名學(xué)生插上想象的翅膀，使課堂氛圍更加活躍。

4. 利用思維的獨(dú)特性培養(yǎng)發(fā)散性思維。在學(xué)習(xí)或研究中，學(xué)生容易受以往經(jīng)驗(yàn)影響，從所熟悉的角度或側(cè)面提出問題、認(rèn)識(shí)問題和解決問題，這在研究物理問題時(shí)有一定的必要性。

例如，某一類典型的物理問題有一套相對(duì)固定的解決辦法，如果我們記住它們，形成一種相對(duì)穩(wěn)定的思路和思維方法，即形成一定的思維定式，對(duì)學(xué)好物理是相對(duì)有益的。但是，思維定式也往往給學(xué)習(xí)、認(rèn)識(shí)物理規(guī)律、運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題帶來一些消極影響。消極影響的一個(gè)表現(xiàn)是拘泥于物體原來的模型，沿用習(xí)慣的思路和方法，在某些新情境下束手無(wú)策或出現(xiàn)思維障礙，無(wú)法解決實(shí)際問題。

教師應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成發(fā)散思維的習(xí)慣，發(fā)散思維的獨(dú)特性反映發(fā)散思維具有不受傳統(tǒng)觀念束縛、不受原有知識(shí)局限和不受思維定式干擾的特點(diǎn)。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題，用前所未有的新觀點(diǎn)，從全新角度認(rèn)識(shí)事物提出獨(dú)特見解，努力幫助學(xué)生克服思維過程中思維定式的消極影響。

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ISSN2095-6711/Z01-2016-06-0132