試論高中物理思想方法的培養(yǎng)策略お

殷漢卿

學(xué)習(xí)物理，不但要掌握物理基礎(chǔ)知識(shí)，還要掌握探究物理知識(shí)的技能和掌握學(xué)習(xí)物理的思想方法，所謂物理思想，是指人們對(duì)物理理論與內(nèi)容本質(zhì)的思想認(rèn)識(shí)，它直接支配著物理的實(shí)踐活動(dòng).所謂物理方法，是指在某一物理活動(dòng)過程中運(yùn)用的方式、途徑、程序和手段，它具有過程性、層次性和可操作性等特點(diǎn).物理思想是物理方法的靈魂，物理方法是物理思想的表現(xiàn)形式和得以實(shí)現(xiàn)的手段.縱觀近幾年的高考題，其主要命題思想是堅(jiān)持以能力測(cè)試為主導(dǎo)的命題指導(dǎo)思想，運(yùn)用比較新穎的物理情景和設(shè)問方式，利用物理基本概念、基本規(guī)律和學(xué)科主干知識(shí)，考查考生的理解能力、推理能力、獨(dú)立分析和解決問題的能力.能力應(yīng)以知識(shí)為載體，卻又是知識(shí)的升華，是活化的知識(shí).因此，高中物理思想方法的培養(yǎng)應(yīng)貫穿整個(gè)高中物理教學(xué)的始終.

1 高中物理教學(xué)中常見的思想方法

1.1 守恒的思想——守恒法

在物理變化的過程中，常存在著某些不變的關(guān)系或不變的量，在討論一個(gè)物理變化過程時(shí)，對(duì)其中的各個(gè)時(shí)或量的變化關(guān)系進(jìn)行分析，尋找到整個(gè)過程中或過程發(fā)生前后存在著不變關(guān)系或不變的量，則成為研究這一變化過程的中心和關(guān)鍵.如教材中的能量守恒、電荷守恒等.

1.2 對(duì)稱思想——對(duì)稱法

對(duì)稱性就是事物在變化時(shí)存存的某種不變性.自然界和自然科學(xué)中，普遍存存著優(yōu)美和諧的對(duì)稱現(xiàn)象.物理學(xué)中對(duì)稱現(xiàn)象比比皆是，對(duì)稱的結(jié)構(gòu)、對(duì)稱的作用、對(duì)稱的電路、對(duì)稱的物和像等等.一般情況下對(duì)稱表現(xiàn)為研究對(duì)象在結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性、物理過程在時(shí)間上和空間上的對(duì)稱性、物理量在分布上的對(duì)稱性及作用效果的對(duì)稱性等.如教材中的運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性、相互作用的對(duì)稱性等.

1.3 等效思想——等效法

等效法是把陌生、復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過程在保證某種效果、特性或關(guān)系相同的前提下，轉(zhuǎn)化為簡單、熟悉的物理現(xiàn)象、物理過程來研究，從而認(rèn)識(shí)研究對(duì)象本質(zhì)和規(guī)律的一種思想方法.其實(shí)在某些物理問題中一個(gè)過程的發(fā)展、一個(gè)狀態(tài)的確定，往往是由多個(gè)因素決定的，若某些因素所起的作用和另一些因素是等效的，它們便可以互相代替，而對(duì)過程的發(fā)展和狀態(tài)的確定，最后結(jié)果并不影響.等效思維的實(shí)質(zhì)是效果相同的情況下，將較為復(fù)雜的實(shí)際問題變換變?yōu)楹唵蔚氖煜栴}，以便突出主要因素，抓住它的本質(zhì)，找出其中規(guī)律.如教材中的合力與分力、復(fù)合場(chǎng)等效為重力場(chǎng)等.

1.4 模型化思想——物理模型法

物理模型又稱理想模型，物理學(xué)是由一系列與原理相關(guān)聯(lián)的物理模型組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，物理模型就是物理學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的基本單元.我們的學(xué)習(xí)就是通過建立和使用科學(xué)模型來描述、解釋、揭示物理現(xiàn)象及其規(guī)律的.在物理學(xué)習(xí)中我們經(jīng)常會(huì)將物理圖景、本質(zhì)相近的具體問題歸為一類，并對(duì)它們的條件、過程進(jìn)行合理的抽象、簡化并歸納總結(jié)出這類問題的研究模式，使這類問題的思維程序化，這就是物理模型.所以物理模型是人們?yōu)榱藦氖卵芯慷⒌膶?duì)原型高度抽象化、理想化的思維客體.物理模型既可以更普遍地描述同一類問題的物理規(guī)律又可以簡捷地解決實(shí)際問題.如教材中的“輕繩、輕彈簧、輕桿”三種模型、“子彈打木塊”模型等.

1.5 逆向思維思想——逆向思維法

在解決問題的過程中為了解題簡捷，或者從正面入手有一定難度，有意識(shí)地去改變思考問題的順序，沿著正向（由前到后、由因到果）思維的相反（由后到前、由果到因）途徑思考、解決問題，這種解題方法叫逆向思維.是一種具有創(chuàng)造性的思維方法.如教材中的直線運(yùn)動(dòng)中的逆向思維法、一些選擇題目的逆向判斷等.

1.6 極限思想——極限法

在物理問題中，有些物理過程雖然比較復(fù)雜，但這個(gè)較為復(fù)雜的物理過程又隸屬于一個(gè)更大范圍的物理全過程 .如果把這個(gè)復(fù)雜的物理全過程分解成幾個(gè)小過程，且這些小過程的變化是單一的.那么，選取全過程的兩個(gè)端點(diǎn)及中間的奇變來進(jìn)行分析，其結(jié)果必然包含了所要討論的物理過程，從而能使求解過程簡單、直觀，這就是極限思維法.極限思維法只能用于在選定區(qū)間內(nèi)所研究的物理量連續(xù)、單調(diào)變化（單調(diào)增大或單調(diào)減?。┑那闆r.如教材中的帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的極值問題等.

1.7 直觀化思想——圖象法

用圖象來描述兩個(gè)物理量之間的關(guān)系是物理學(xué)中常用的方法.利用圖象分析解答問題直觀、簡捷.對(duì)于物理學(xué)中兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，圖象除了能直接表明其變化特點(diǎn)，提供直觀、清晰的物理圖景外，圖象與橫軸所圍的面積還可以表示第三個(gè)物理量（這個(gè)物理量一定是由圖象中的兩物理量的乘積所確定），如速度-時(shí)間圖象與橫軸所圍的面積為物體在這段時(shí)間內(nèi)的位移；力-時(shí)間圖象與橫軸所圍的面積就是力在這段時(shí)間內(nèi)的沖量…，充分利用圖象帶來的信息，也是求解物理題的一種有效的方法.反過來，充分利用圖象的功能來達(dá)到理解、解讀題設(shè)條件中的物理情景，尋找物理量之間的關(guān)系的方法，無論是在學(xué)習(xí)還是現(xiàn)代科研中均被廣泛應(yīng)用.如教材中的伏安特性圖象等.

1.8 整體與局部轉(zhuǎn)換思想——整體法與隔離法

物理習(xí)題中，所涉及的往往不只是一個(gè)單獨(dú)的物體、或一個(gè)單一的題給條件，這時(shí)如果把涉及的多個(gè)物體、多個(gè)過程、多個(gè)未知量作為一個(gè)整體來考慮，這種以整體為研究對(duì)象的解題方法稱為整體發(fā)；而把整體的某一部分（如其中的一個(gè)物體或者是一個(gè)過程）單獨(dú)從整體中抽取出來進(jìn)行分析研究的方法，則成為隔離法.如教材中的牛頓定律的應(yīng)用（連接體問題）等.

1.9 突變的思想——臨界條件法

在一定的條件下，當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)從一種形式或性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式或性質(zhì)時(shí)，往往存在著一種狀態(tài)向另一種狀態(tài)過渡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)常稱為臨界點(diǎn)，這種現(xiàn)象也就稱為臨界現(xiàn)象.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是各式各樣的，有數(shù)量的增減，有程度上的區(qū)別，有規(guī)模的不同，也有性質(zhì)上的飛躍等.臨界狀態(tài)正是指物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生質(zhì)的變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的中介狀態(tài).可以說臨界現(xiàn)象是量變到質(zhì)變規(guī)律在物理學(xué)上的生動(dòng)體現(xiàn).同時(shí)，物理學(xué)本身就有許多具有邊緣特征的概念.它們有著中介、轉(zhuǎn)折、對(duì)立與統(tǒng)一的辯證特性，這些概念往往就包含著一個(gè)臨界狀態(tài)，越過這個(gè)狀態(tài)，或不是這個(gè)狀態(tài)，將有著不同的物理現(xiàn)象和不同的結(jié)果，如臨界角、臨界溫度、極限頻率、臨界體積等.如教材中的豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)過最高點(diǎn)的臨界條件、帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問題等.

1.10 化變量為常量的思想——微元法

微元法就是從某一物理量、物理狀態(tài)或物理過程中選取一個(gè)足夠小的單元——微元作為研究對(duì)象的研究方法.它是分析、解決物理問題中的常用方法，也是從部分到整體的思維方法.用該方法可以使一些復(fù)雜的物理過程用我們熟悉的物理規(guī)律迅速地加以解決，使所求的問題簡單化.在使用微元法處理問題時(shí)，需將其分解為眾多微小的“元過程”，而且每個(gè)“元過程”所遵循是相同的，這樣，我們只需分析這些“元過程”，然后再將“元過程”進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)方法或物理思想處理，進(jìn)而使問題求解.使用此方法會(huì)加強(qiáng)我們對(duì)已知規(guī)律的再思考，從而起鞏固知識(shí)、加深認(rèn)識(shí)和提高能力的作用.如教材中的瞬時(shí)速度概念的建立等.

2 高中物理思想方法的教育功能

2.1 有助于了解物理知識(shí)的產(chǎn)生過程

人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)過程是有規(guī)律的.在中學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行思想方法教育，能使得學(xué)生更多地了解科學(xué)家對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的發(fā)生、發(fā)展的過程，全面體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，更好地啟迪學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)自然的能力.

2.2 有助于了解物理知識(shí)的研究方法

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、研究物理規(guī)律都是具有思想方法的.在中學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行思想方法教育，可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家研究物理問題、進(jìn)行認(rèn)識(shí)活動(dòng)過程的思維方法，使學(xué)生遵循物理學(xué)家的方式去了解世界、認(rèn)識(shí)世界、研究世界，逐步形成科學(xué)的、規(guī)范的、有序的物理實(shí)驗(yàn)的一般程序和方式.

2.3 有助于形成正確的物理立場(chǎng)

通過物理實(shí)驗(yàn)處理基本問題是物理學(xué)習(xí)的基本立場(chǎng).在中學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行思想方法教育，見識(shí)科學(xué)家對(duì)物理認(rèn)識(shí)的獨(dú)創(chuàng)見解的勇氣和膽略，感受科學(xué)家的優(yōu)秀品德，了解物理學(xué)家對(duì)待科學(xué)的熱愛和追求的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，體會(huì)科學(xué)家不怕失敗敢于探索的科學(xué)精神，領(lǐng)略科學(xué)家不畏艱辛勇于拼搏的科學(xué)作風(fēng)，逐步形成正確的、系統(tǒng)的物理世界觀.

2.4 有助于提升物理教學(xué)的文化品位

物理知識(shí)產(chǎn)生的社會(huì)背景、蘊(yùn)含的思想、觀念和方法等是物理教學(xué)文化品位的具體體現(xiàn).在中學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行思想方法教育，就是要求把科學(xué)方法的名稱、形式、內(nèi)涵、條件、步驟等明確地傳授給學(xué)生，使物理實(shí)驗(yàn)的文化內(nèi)涵更加豐富、品位更加高尚.

2.5 有助于提高綜合科學(xué)的物理素養(yǎng)

許多物理實(shí)驗(yàn)思想方法已經(jīng)超越了具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容而具有普遍的指導(dǎo)意義.在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行思想方法教育，學(xué)生領(lǐng)會(huì)到物理實(shí)驗(yàn)的一般設(shè)計(jì)思想，學(xué)會(huì)物理實(shí)驗(yàn)的基本研究方法，對(duì)學(xué)校學(xué)習(xí)中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及將來工作中的實(shí)踐活動(dòng)都大有裨益，學(xué)生的物理素養(yǎng)會(huì)得到提高.物理思想不僅在認(rèn)識(shí)程度上超越具體的物理知識(shí)和物理方法，而且在人的行為活動(dòng)中具有意識(shí)導(dǎo)向的作用.物理科學(xué)最典型地體現(xiàn)了科學(xué)理論的邏輯性、方法性、實(shí)證性、精密性和實(shí)用性，物理教育在發(fā)展學(xué)生智能和啟迪學(xué)生智慧方面起到獨(dú)特的作用.所以，在中學(xué)物理教學(xué)中滲透物理思想，能夠促進(jìn)學(xué)生深刻理解并掌握物理知識(shí)與方法，能充分激發(fā)學(xué)生積極科學(xué)創(chuàng)新，能指導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)的人生觀和世界觀.這也是中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)總目標(biāo)中明確提出的要求.

3 高中物理思想方法教育策略

3.1 挖掘因素，有機(jī)滲透

在現(xiàn)行高中物理課標(biāo)教材中，自始至終貫穿著大量的物理思想內(nèi)容，前面談到的只是部分而已.要充分挖掘教材中隱含的物理思想素材，在教學(xué)計(jì)劃的制定，教研活動(dòng)或集體備課，乃至個(gè)人備課進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，把相關(guān)物理思想柔和到教學(xué)內(nèi)容中，在教學(xué)過程中體現(xiàn)物理思想方法，有意識(shí)、有目的地落實(shí).

3.2 抓住關(guān)鍵，科學(xué)滲透

在教學(xué)過程中，要重視物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律及方法的基礎(chǔ)性和科學(xué)性，一定程度上可以把物理知識(shí)視為邏輯推理的必然.同時(shí)，應(yīng)該適時(shí)強(qiáng)調(diào)其中的主觀創(chuàng)造成分，不回避直覺、猜想和假設(shè).讓學(xué)生知道物理科學(xué)不只是從現(xiàn)象往上推導(dǎo)的，還可以從某種物理思想往下推理，只要其推論能解釋物理問題.

在學(xué)生已經(jīng)建立某領(lǐng)域的基本物理知識(shí)框架的前提下，可以嘗試讓學(xué)生就某一問題的解釋，依據(jù)自己的某種思想進(jìn)行構(gòu)想，以開闊其思維，發(fā)展其創(chuàng)造力，從而抓住創(chuàng)造性思維這個(gè)關(guān)鍵.

3.3 結(jié)合學(xué)史，逐步滲透

現(xiàn)行課標(biāo)教材中，每當(dāng)有重大物理發(fā)現(xiàn)的內(nèi)容，都有物理學(xué)史介紹，這其中都包涵了物理思想方法的成分.重大物理發(fā)現(xiàn)的過程，也是物理學(xué)家物理思想誕生的過程.

通過對(duì)物理學(xué)史的講解，使學(xué)生了解物理學(xué)家的思維方式，領(lǐng)悟物理學(xué)家的思想內(nèi)涵.讓學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)和遇到實(shí)際問題時(shí)，也能像物理學(xué)家那樣去思考問題和解決問題.

3.4 循序漸進(jìn)，創(chuàng)新滲透

物理思想具有層次性，既有簡單的物理思想，也有復(fù)雜的物理思想.不管是簡單還是復(fù)雜，它的形成總有個(gè)漸進(jìn)的過程.

教學(xué)中要讓學(xué)生自己提出問題，對(duì)問題做深入思考，通過自己的努力解決問題，這比直接告訴學(xué)生答案要好得多.所以，在教學(xué)過程中鼓勵(lì)學(xué)生敢于提問題，鼓勵(lì)與啟發(fā)學(xué)生提出創(chuàng)新性的問題.

總之，只有掌握科學(xué)的思想方法才能正確地分析與解決問題 ，我們?cè)谄匠５奈锢斫逃虒W(xué)中，要更加重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理思想和物理方法的培養(yǎng).

【本文是江蘇省教研室2013年立項(xiàng)課題《高中物理研究性教學(xué)的實(shí)踐研究》（課題編號(hào)2013JK10-L123）階段性成果.】