物理思維在教學(xué)中的滲透

陳基

摘要：物理思維是建立物理理論的重要途徑，它在物理科學(xué)研究中起著重要的作用，但在實(shí)際教學(xué)中往往被忽略。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理原理的過程中以及運(yùn)用物理知識(shí)解釋實(shí)際問題時(shí)，經(jīng)常是憑著自己的經(jīng)驗(yàn)分析問題，物理思維在教學(xué)中不被重視，在教學(xué)過程中缺少系統(tǒng)、科學(xué)的培養(yǎng)，這是目前教學(xué)存在的一個(gè)重要問題。本文筆者深入淺出的分析了物理思維的內(nèi)涵及其在科研中的重要性，并結(jié)合實(shí)際教學(xué)探討了如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

關(guān)鍵詞：物理思維；物理教學(xué)；物理科研傳統(tǒng)的物理教學(xué)以知識(shí)為本位，注重知識(shí)的傳授，片面的追求物理知識(shí)體系的完整，忽視了學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)和學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，忽略了物理思維方法在學(xué)習(xí)過程中的滲透。雖然學(xué)生“學(xué)”會(huì)了一些物理基本概念和基本規(guī)律，但仍然不會(huì)用物理學(xué)的思維方法去研究解決實(shí)際問題。新的教育理念以建構(gòu)主義和多元智力理論為理論基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)物理教材所提供的知識(shí)不再是教師傳授的內(nèi)容，而是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)的對(duì)象，教學(xué)情景是建構(gòu)的基礎(chǔ)，教師是學(xué)生建構(gòu)過程的組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者。學(xué)習(xí)注重過程體驗(yàn)，注重方法，注重物理思維能力的培養(yǎng)。在教師的引導(dǎo)下學(xué)生要由“學(xué)會(huì)”變?yōu)椤皶?huì)學(xué)”，要掌握探索未知客觀世界的物理思維方法。那么在物理教學(xué)中如何滲透物理思維方法，這是每一個(gè)物理教育工作者所關(guān)心的問題。

一、物理思維的概念及內(nèi)涵

在哲學(xué)上思維是人的大腦對(duì)客觀世界的研究過程。從物理學(xué)的研究和發(fā)展來看，物理思維就是“具有意識(shí)的人腦對(duì)客觀物理事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)部規(guī)律性及物理事物間的聯(lián)系和相互關(guān)系的間接的、概括的和能動(dòng)的所映?！蔽锢硎挛锇ㄎ锢韺?duì)象，物理過程，物理現(xiàn)象和物理事實(shí)等。物理思維簡單的理解就是由物理事物到物理概念、物理規(guī)律、物理理論的研究思考過程和物理問題的分析解決過程及對(duì)物理概念、規(guī)律的進(jìn)一步抽象過程。不同的物理概念的建立采用了不同的思維形式，任何物理知識(shí)的獲得它都要經(jīng)過一個(gè)科學(xué)的思維過程，因?yàn)槲锢砀拍?、物理事物是認(rèn)知的表象，由表象到規(guī)律這就是一個(gè)思維的過程。例如，力的概念和加速度的概念的建立，由牛頓第二定律推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律的過程，剛體、質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、簡諧運(yùn)動(dòng)、理想氣體等物理模型的建立，都是思維的過程。思維形式即思維的種類，按不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，思維分為不同的形式，如果按思維的材料來分，可將物理思維分為物理抽象思維，物理形象思維和物理直覺思維三種形式。所謂思維方法是人腦對(duì)事物理性研究的具體操作過程，思維方法一般有分析與綜合、歸納與演繹及類比與分類等。相同的思維形式可以是不同的思維方法。例如重力概念的建立采用的是抽象思維形式，但可采用不同的方法，可以是歸納的方法，也可以從電場(chǎng)力的概念進(jìn)行類比而得到。

二、物理思維在物理研究中的重要性

1.科學(xué)的物理思維是建立物理理論的重要途徑?jīng)]有科學(xué)的思維方法，就挖掘不出客觀事物的本質(zhì)規(guī)律，物理學(xué)是一門理論學(xué)科，以物理概念為基石，以物理定律為核心，它是系統(tǒng)化了的物理知識(shí)。我們對(duì)客觀事物的研究，不能停留在觀察和實(shí)驗(yàn)的表象上，我們要更進(jìn)一步揭示出在表象的背后它的本質(zhì)規(guī)律是什么，揭示事物本質(zhì)規(guī)律的關(guān)鍵就是看是否進(jìn)行了科學(xué)的思維。所以沒有科學(xué)的物理思維過程，就產(chǎn)生不出物理理論。例如，由亞里士多德的力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的質(zhì)疑到伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的提出再到牛頓定律的建立，由開普勒三定律的提出到萬有引力定律的建立，以及由變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)兩條假設(shè)的提出到麥克斯韋方程組的建立都經(jīng)過了物理學(xué)家嚴(yán)密的思維過程。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者楊振寧在一次演講中尖銳地指出：“我最近這些年常常到中國訪問，發(fā)現(xiàn)中國大學(xué)所教的課程往往是非常之深。有所謂‘四大力學(xué)。每一個(gè)大學(xué)物理系的學(xué)生都要花很長的時(shí)間去念這4門艱深的理論課?！拇罅W(xué)是不是重要的呢？當(dāng)然是重要的。沒有人能否認(rèn)‘四大力學(xué)是物理學(xué)的骨干。不過，物理學(xué)不單只是骨干。只有骨干的物理學(xué)是一個(gè)骷髏，不是話的。物理學(xué)需要有骨頭，還需要有血、有肉，這才是活的物理。”除了知識(shí)以外，思維和方法同樣重要，沒有知識(shí)我們可以重新獲得，沒有思維我們只能停止不前。

2.物理思維是分析和解決物理問題的重要思維方式研究物理的最終目的不是建立一些人難懂的物理理論，而是要解決實(shí)際問題，揭示自然界各種具體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，相互作用及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以，我們還必須將物理認(rèn)識(shí)進(jìn)一步從抽象上升到具體，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)的第二次飛躍。不同的物理問題運(yùn)用不同的物理規(guī)律和不同的思維方法。思維的重要性是不容忽視的，例如，愛因斯坦質(zhì)能方程對(duì)裂變產(chǎn)生巨大核能的解釋，麥克斯韋方程組對(duì)電磁波的解釋，這都反映了思維頒演了重要的角色。在解決實(shí)際問題中，思維方法不當(dāng)，不科學(xué)、就影響到研究結(jié)果。

3.物理思維在教學(xué)中的滲透“科技是第一生產(chǎn)力”，“科技的發(fā)展改變著世界”，“物理通過提供理論方法，實(shí)驗(yàn)手段和新型材料，推動(dòng)著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展?！痹谶^去的兩個(gè)世紀(jì)中，物理學(xué)的發(fā)展推動(dòng)著社會(huì)的巨大變革。“幾乎所有的科學(xué)技術(shù)體系中理論依據(jù)和技術(shù)手段都離不開物理學(xué)的研究成果。”物理學(xué)與人類的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)，那里有科技，那里就有物理。物理研究要有科學(xué)的方法，而科學(xué)的研究方法要在科學(xué)的思維形式指導(dǎo)下進(jìn)行。物理思維要靠物理教育來培養(yǎng)，物理教育不能只注重知識(shí)的傳授，更應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。可見物理思維在物理研究中的重要性體現(xiàn)就要靠物理教育來實(shí)現(xiàn)，也就是怎樣很好的將物理思維滲透于物理教學(xué)之中，重要的還是思想問題和認(rèn)識(shí)問題，要認(rèn)識(shí)到物理教育和物理教學(xué)有質(zhì)的區(qū)別，作為一名物理教師，要用新的理念指導(dǎo)自己實(shí)踐，在教學(xué)中要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情景，讓學(xué)生在情景中學(xué)習(xí)。情景是廣泛的，它包括自然現(xiàn)象，實(shí)際問題，物理實(shí)驗(yàn)，物理學(xué)史等，情景是直觀的，是可感知的東西，是客觀存在的。同時(shí)在教師的引導(dǎo)下還應(yīng)確定目標(biāo)，目標(biāo)相當(dāng)于科學(xué)研究中的猜想與假設(shè)一樣，物理學(xué)習(xí)的過程相當(dāng)于在情景與目標(biāo)之間建一座橋，這是必需的，建怎樣的橋最經(jīng)濟(jì)最牢固，要有方案，以及怎么去建，要有盤算的過程，這個(gè)過程就是思維。背著木板的人就材取簡，借助于幾塊石頭建了一座獨(dú)木橋，扛著鐵鏈的人他建了一座鐵索橋，拉著水泥和鋼材的人建了一座混凝土橋。不同的人思維方式不同，建構(gòu)的資源不同，因而在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的思維要考慮到分層教學(xué)的思想，不能一鍋煮。思維是學(xué)生在學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問題中體驗(yàn)、感受出來的，而不是教師講授出來的。以上這樣的學(xué)習(xí)和思維培養(yǎng)過程大家并不莫生，就是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的探究學(xué)習(xí)，所以探究學(xué)習(xí)能實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理思維能力的培養(yǎng)。教學(xué)中不能因培養(yǎng)思維而教學(xué)，物理思維的培養(yǎng)要滲透于教學(xué)之中，在培養(yǎng)學(xué)生的物理思維時(shí)要注意從以下幾個(gè)方面做起。

（1）將科學(xué)的思維過程滲透于教學(xué)之中就物理學(xué)的發(fā)展來看，物理思維主要遵循：提出問題、猜想假設(shè)，搜尋證據(jù)、立論解釋的程序。對(duì)一個(gè)物理理論的學(xué)習(xí)，教師首先要通過一切手段給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情景，在情景中提出問題，對(duì)問題進(jìn)行分析，提出合理假設(shè)，而后再用邏輯或物理實(shí)驗(yàn)再進(jìn)行證實(shí)。

（2）培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度和獨(dú)立思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣科學(xué)要有求實(shí)的態(tài)度，要有為真理而獻(xiàn)身的精神，科研的過程就是尋找證據(jù)的過程。當(dāng)提出問題以后，教師要引導(dǎo)學(xué)生尋找解決問題的思路，當(dāng)遇到困難時(shí)，要鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真思考，從多個(gè)角度，多種方法去攻破難關(guān)，且不可投機(jī)取巧。

（3）培養(yǎng)學(xué)生從復(fù)雜情景中獲取信息和物理建模的能力來自于自然界的問題是復(fù)雜的，而且影響問題的因素也是多方面的，但有些是主要的，有些是次要的，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)影響問提的因素進(jìn)行認(rèn)真分析、歸納，從中提取有用的因素進(jìn)行簡化和純化，建立物理模型，進(jìn)行研究。

（4）鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象，提倡學(xué)生敢于發(fā)表見解，相互爭辯在教學(xué)中，依據(jù)學(xué)生已有的材料和知識(shí)對(duì)要解決的問題做出符合一定物理理論的推測(cè)性想象，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的見解，這樣能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提倡學(xué)生爭辯，能培養(yǎng)學(xué)生思維敏捷，快速?zèng)Q策。

總之，學(xué)生思維的培養(yǎng)是一個(gè)長期的過程，同一個(gè)物理問題的解決可能采用不同的思維方法，思維的培養(yǎng)要在具體的問題解決過程中進(jìn)行滲秀，讓學(xué)生進(jìn)行體會(huì)，且不可在課堂上“講思維”，讓學(xué)生課后“背思維”，因?yàn)樗季S是內(nèi)在的東西。參考文獻(xiàn)：

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