略談高中物理規(guī)律教學(xué)

闞緒好

摘要：高中物理規(guī)律教學(xué)，讓學(xué)生獲得一定的感性認(rèn)識，讓學(xué)生掌握建立物理規(guī)律的思維方法，提高學(xué)生的理解應(yīng)用能力，形成一定的知識結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：物理規(guī)律教學(xué)；學(xué)生；高中教學(xué)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）07-0034

物理規(guī)律反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律，反映了物質(zhì)運(yùn)動變化各個因素之間的本質(zhì)聯(lián)系，揭示了物理事物本質(zhì)屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系，是物理學(xué)的核心。物理規(guī)律的教學(xué)是物理知識教學(xué)的核心內(nèi)容。下面，筆者談一談高中物理規(guī)律教學(xué)的幾個環(huán)節(jié)。

一、讓學(xué)生獲得一定的感性認(rèn)識

物理規(guī)律具有三個顯著特點(diǎn)：第一，物理規(guī)律是觀察、實(shí)驗(yàn)、思維相結(jié)合的產(chǎn)物；第二，物理規(guī)律反映了有關(guān)物理概念之間的必然聯(lián)系，任何物理規(guī)律，都是由一些概念組成的，通過語言或數(shù)學(xué)公式表達(dá)概念之間的聯(lián)系或關(guān)系；第三，任何物理規(guī)律具有近似性和局限性。反映物理現(xiàn)象和物理過程的發(fā)生、發(fā)展及變化的物理規(guī)律，只能在一定的精度范圍內(nèi)足夠真實(shí)但又是近似地反映客觀世界。物理規(guī)律不僅具有近似性，而且由于物理規(guī)律總是在一定范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的，或在一定的條件下推理得到的，并在有限領(lǐng)域內(nèi)檢驗(yàn)的，因此物理規(guī)律還具有一定的局限性。也就是說，物理規(guī)律總有它的適用范圍和成立條件。由此可見，作為近似反映物理對象、物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下發(fā)生、發(fā)展和變化規(guī)律的物理規(guī)律的建立，離不開觀察實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)推理，也離不開物理思維，是三者相結(jié)合的產(chǎn)物。

豐富的感性認(rèn)識是建立物理規(guī)律的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)物理規(guī)律是對已有的物理規(guī)律的一個有組織的學(xué)習(xí)過程，它雖不像物理史上建立物理規(guī)律那樣曲折漫長，但也是極其復(fù)雜的，需要在一定的背景知識指導(dǎo)下，對感性認(rèn)識進(jìn)行思維加工。因此，獲得足夠的感性認(rèn)識是學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律的基礎(chǔ)，是在物理規(guī)律教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生思維能力的基礎(chǔ)。在物理教學(xué)中，教師要指導(dǎo)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)，分析學(xué)生生活中熟知的典型事例，或從對學(xué)生已有知識的邏輯展開中提出問題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造便于探索規(guī)律的良好的環(huán)境，提供探索物理規(guī)律所必須的感性材料，提供進(jìn)一步思考問題的線索和依據(jù)，為研究物理規(guī)律提供必要的感性認(rèn)識。

二、讓學(xué)生掌握建立物理規(guī)律的思維方法

在獲得一定的感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，教師要指導(dǎo)學(xué)生探索物理規(guī)律，根據(jù)建立物理規(guī)律的思維過程和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)耐緩?，對感性材料進(jìn)行思維加工，認(rèn)識研究對象、現(xiàn)象之間的本質(zhì)的、必然的聯(lián)系，概括出物理規(guī)律。這是在物理規(guī)律教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生思維能力的關(guān)鍵。中學(xué)生在建立物理規(guī)律時，常用的思維方法主要有四種：

1. 實(shí)驗(yàn)歸納。實(shí)驗(yàn)歸納即直接從觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析、歸納、概括而總結(jié)出物理規(guī)律的方法。具體的做法有：（1）由對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析歸納得出結(jié)論，如感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、感應(yīng)電流的方向；（2）由大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過歸納和必要的數(shù)學(xué)推理得出結(jié)論。如共點(diǎn)力的平衡條件、胡克定律、光的反射定律等；（3）先從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)κ吕姆治鲋械贸龆ㄐ越Y(jié)論，再進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)尋求嚴(yán)格的定量關(guān)系，得出定量的結(jié)論，如牛頓第三定律、光的折射定律等；（4）在通過實(shí)驗(yàn)研究幾個量的關(guān)系時，先分別固定某些量，研究其中兩個量的關(guān)系，然后加以綜合，得出幾個量的關(guān)系（即控制變量法）。如牛頓第二定律、歐姆定律、焦耳定律等。

2. 理論分析。理論分析就是利用已有的物理概念和物理規(guī)律，通過物理思維或數(shù)學(xué)推理，得出新的物理規(guī)律的方法。常見的有理論歸納和理論演繹兩種。理論歸納就是利用已有的物理概念和物理規(guī)律，經(jīng)歸納推理，得出更普遍的物理規(guī)律的思維方法。例如，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，就可利用理論歸納的方法。能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是在科學(xué)各分支學(xué)科長期發(fā)展的基礎(chǔ)上，經(jīng)許多人系統(tǒng)的研究和總結(jié)后，于19世紀(jì)中期形成的自然界的一條基本規(guī)律。學(xué)習(xí)和掌握這一規(guī)律不可能由某一實(shí)驗(yàn)歸納來完成，可以根據(jù)科學(xué)史上建立這一規(guī)律的過程，對有關(guān)規(guī)律進(jìn)行歸納而得到。19世紀(jì)中期以前，在力學(xué)方面，建立了動能、勢能、機(jī)械能等概念和機(jī)械能守恒定律；在熱學(xué)方面，人們建立了熱量的概念，并廣泛研究了熱與機(jī)械功的相互轉(zhuǎn)化問題，得到熱力學(xué)第一定律；在電學(xué)方面，英國物理學(xué)家焦耳對電流熱效應(yīng)進(jìn)行了定量的研究，建立了焦耳定律；化學(xué)反應(yīng)中建立了能量守恒。學(xué)生可以對所學(xué)的這些規(guī)律進(jìn)行歸納總結(jié)，從而掌握能的轉(zhuǎn)化和守恒定律；理論演繹就是利用較一般的物理規(guī)律，經(jīng)演繹推理，推導(dǎo)出特殊的物理規(guī)律的思維方法。例如，在學(xué)習(xí)了感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件及能的轉(zhuǎn)化和守恒定律后，可以推斷出判定感應(yīng)電流方向的規(guī)律——楞次定律。

3. 類比。類比是根據(jù)兩個對象在某些屬性上相似而推出它們在另一屬性上也可能相似的一種推理形式。其具體過程是：通過對兩個不同的對象進(jìn)行比較，找出它們的相似點(diǎn)，然后以此為依據(jù)，把其中某一對象的有關(guān)知識或結(jié)論推移到另一對象中。類比方法在物理學(xué)中獲得了廣泛的應(yīng)用。首先，類比是提出物理假說的重要途徑；其次，在物理學(xué)研究中廣泛運(yùn)用著的模型化方法，實(shí)質(zhì)上包含著類比方法的應(yīng)用。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理規(guī)律時，可以遵循建立物理規(guī)律的程序和原則，通過類比的思維方法，加深對物理規(guī)律的理解，同時提高思維能力。

4. 臻美。所謂臻美的方法，就是在研究物理問題的過程中，按照美學(xué)規(guī)律，對尚不完美的東西進(jìn)行加工、修改以致重組的思維方法。美是在審美主體與審美客體統(tǒng)一的審美活動中，能滿足主體需要的并合乎客觀規(guī)律的可感形象。物理學(xué)中蘊(yùn)含著美的本質(zhì)，本質(zhì)要通過形式來反映。雖然物理的研究范圍極為廣泛，物理規(guī)律極為復(fù)雜，但物理家普遍認(rèn)為，物理學(xué)中蘊(yùn)含的形式美主要有：“對稱、簡潔、和諧、多樣統(tǒng)一”。利用臻美的思維方法，通過對美的追求提出假說，然后利用實(shí)驗(yàn)直接或間接驗(yàn)證，從而建立物理規(guī)律，是物理規(guī)律建立的一種重要的方法。學(xué)生在學(xué)習(xí)某些物理規(guī)律時，要掌握這一思維方法，例如對萬有引力定律和庫侖定律就有極強(qiáng)的相似性。endprint

當(dāng)然，在引導(dǎo)學(xué)生探索和研究具體的物理規(guī)律時，不一定要按照歷史上建立物理規(guī)律的過程來進(jìn)行，教師可以根據(jù)教學(xué)要求、學(xué)生的年齡特征、知識基礎(chǔ)、能力水平、學(xué)校情況、教學(xué)內(nèi)容、自身特點(diǎn)等來確定用什么方法。

三、提高學(xué)生的理解應(yīng)用能力，形成一定的知識結(jié)構(gòu)

1. 學(xué)生理解物理規(guī)律的真正含義、適用條件和范圍。物理規(guī)律一般可以用文字表述，即用一段話把某一規(guī)律的內(nèi)容表達(dá)出來。對于物理規(guī)律的文字表述，要在學(xué)生對有關(guān)現(xiàn)象和過程深入研究，并對它的本質(zhì)有一定認(rèn)識的基礎(chǔ)上，認(rèn)真加以分析，特別要分析關(guān)鍵的字、詞，使學(xué)生真正理解它的含義。切不可在學(xué)生毫無認(rèn)識或認(rèn)識不足的情況下“搬出來”，不加分析地“灌”給學(xué)生，使學(xué)生死記硬背。這樣，離開了認(rèn)識的基礎(chǔ)，顛倒了認(rèn)識的順序，學(xué)生不懂物理規(guī)律的真正含義，背得再熟也不能真正理解和靈活運(yùn)用。物理規(guī)律有時也可用數(shù)學(xué)公式或圖象進(jìn)行示。只有引入了數(shù)學(xué)，才能使自然物理成為定量的、精密的物理。對于物理規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，要使學(xué)生在了解建立過程的基礎(chǔ)上，明確其真正含義，而不能從純數(shù)學(xué)的角度加以理解，否則，就可能導(dǎo)致錯誤的結(jié)論。每一個物理規(guī)律都是在一定條件下反映某個現(xiàn)象或過程變化規(guī)律的，故有一定的成立條件和適用范圍。只有使學(xué)生明確規(guī)律的成立條件和適用范圍，才能正確地運(yùn)用規(guī)律來研究和解決實(shí)際問題。否則，就會出現(xiàn)亂用規(guī)律的現(xiàn)象，導(dǎo)致錯誤的結(jié)論。

2. 學(xué)生形成物理規(guī)律的結(jié)構(gòu)。每一物理規(guī)律與某些物理概念和其他物理規(guī)律之間存在相互聯(lián)系的、不可分割的關(guān)系。教學(xué)中要使學(xué)生搞清這種聯(lián)系和關(guān)系，形成物理規(guī)律的結(jié)構(gòu)，從而在整體上把握物理規(guī)律。

3. 加強(qiáng)運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的訓(xùn)練和指導(dǎo)。學(xué)習(xí)物理規(guī)律的目的就在于能夠運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題，同時，通過運(yùn)用，還能檢驗(yàn)學(xué)生對物理規(guī)律的掌握情況，加深對物理規(guī)律的理解。在規(guī)律教學(xué)中，教師要選擇恰當(dāng)?shù)奈锢韱栴}，有計劃、有目標(biāo)、由簡到繁、循序漸進(jìn)地進(jìn)行訓(xùn)練，使學(xué)生逐步掌握運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的思維過程、思維策略和思維方法，從而發(fā)展學(xué)生的分析問題能力、解決問題能力、思維能力以及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力等。

最后，由于物理規(guī)律的復(fù)雜性，必須注意規(guī)律教學(xué)的階段性，物理規(guī)律的教學(xué)，大體上也可分為領(lǐng)會、運(yùn)用、完善、擴(kuò)展四個階段。領(lǐng)會階段側(cè)重了解建立物理規(guī)律的事實(shí)依據(jù)和思維方法、理解物理規(guī)律的內(nèi)容、含義以及公式中各物理量的單位、成立條件和適用范圍等。運(yùn)用階段側(cè)重強(qiáng)化所研究的過程與對應(yīng)物理規(guī)律中的因果關(guān)系，熟練掌握規(guī)律的直接應(yīng)用。完善階段需讓學(xué)生理解規(guī)律的全部內(nèi)涵及規(guī)律的具體外延。擴(kuò)展階段是對規(guī)律應(yīng)用的深化和活化，側(cè)重于綜合應(yīng)用及對所研究的過程的分析，在這一階段，可指出規(guī)律的地位和作用，了解規(guī)律的自洽性與精確性的具體表現(xiàn)等。注意到如上幾個方面，將會比較有效地克服學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律的障礙，有效地指導(dǎo)學(xué)生掌握物理規(guī)律，同時有效地培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力。endprint