高中物理習(xí)題教學(xué)中物理思維能力的培養(yǎng)研究

戴敬好

摘 要 現(xiàn)在的物理習(xí)題教學(xué)法過分強(qiáng)調(diào)了知識(shí)考查與解題方法訓(xùn)練，而忽視了物理思維能力的培養(yǎng)。物理思維包括物理抽象思維、物理形象思維、物理直覺思維。習(xí)題教學(xué)課是物理教學(xué)的重要組成部分，本文探討的是如何在高中物理習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力。

關(guān)鍵詞 習(xí)題教學(xué) 物理抽象思維 物理形象思維 物理直覺思維

中圖分類號(hào)：G633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在“一體四層四翼”的高考評(píng)價(jià)體系下，如何在高中物理習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力。是值得我們思考的問題，也是本文想要去探討的問題。

“一體”即高考評(píng)價(jià)體系，“四層”指“必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值”四層考查目標(biāo)，“四翼”指“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”四個(gè)方面的考查要求。

如何在高中物理習(xí)題教學(xué)中通過培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力，達(dá)成 “四翼”考查要求是教師必須思考的。物理教學(xué)不能一味強(qiáng)調(diào)做題，在習(xí)題教學(xué)中不能只是強(qiáng)調(diào)教會(huì)學(xué)生怎樣做題，而如果沒有真正理解題目背后的思想與方法，不加理解的套用公式，就不利于學(xué)生的思維能力的培養(yǎng)與提高。只有在領(lǐng)會(huì)習(xí)題背后的思維方法掌握問題解決的思維方式，舉一反三，觸類旁通，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)物理知識(shí)的真正理解，達(dá)到對(duì)物理方法的真正掌握，從而提高能力。

本文以研究如何從物理習(xí)題教學(xué)的角度進(jìn)行實(shí)踐研究，將物理思維方法融合到物理習(xí)題教學(xué)中，將理論問題具體化，從而幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的思考習(xí)慣，學(xué)會(huì)正確的思維方式。

1物理思維概述

物理學(xué)科的思維有其獨(dú)有的個(gè)性。物理思維的研究其實(shí)是思維學(xué)、物理學(xué)、物理教育學(xué)、心理學(xué)、物理教學(xué)論等學(xué)科的綜合研究。物理學(xué)是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，它所研究的是物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用、最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及所使用的實(shí)驗(yàn)手段和思維方法，是自然學(xué)科的基礎(chǔ)，與其它自然科學(xué)相比，其思維方法更加豐富，思維形式更加完整，這為我們研究學(xué)生思維能力的培養(yǎng)提供了很好的先決條件。通常情況下，按照思維活動(dòng)的基本形式和思維材料的不同，我們將物理思維分為三種類型，即物理抽象思維、物理形象思維和物理直覺思維。

1.1物理抽象思維

物理抽象思維是指以物理概念為思維材料而進(jìn)行的思維，它的基本形式是概念、判斷和推理，我們利用物理抽象思維，通過抽象和概括，形成物理概念（如力概念的形成，它是通過概括一類事物的共同本質(zhì)屬性而形成），通過簡化物理對(duì)象，形成理想化的過程（如質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷這些理想模型的提出）；通過實(shí)驗(yàn)和理論分析，得出定量的推理（如牛頓第二定律F=ma的建立）。

1.2物理形象思維

物理形象思維是以物理表象為思維材料而進(jìn)行的思維，它的基本形式是表象、直感和想象，形象思維在物理學(xué)的發(fā)展中起著非常重要的作用，特別是很多假說的建立，往往都是物理學(xué)家在一定的啟發(fā)下通過想象提出的（如安培分子電流假說的建立，安培受通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場很相似的啟發(fā)，提出著名的分子電流假說）。

1.3物理直覺思維

物理直覺思維是以物理概念和表象結(jié)合而成的、具有整體功能的知識(shí)組塊為思維材料而進(jìn)行的思維，它不借助于邏輯推理而綜合運(yùn)用己有知識(shí)、表象和經(jīng)驗(yàn)直覺，以高度省略、簡化、濃縮的方式洞察物理問題的實(shí)質(zhì)并迅速作出猜測、設(shè)想或突然領(lǐng)悟的思維，它的基本形式是直覺和靈感，直覺思維在物理學(xué)上許多重大的突破中起著先導(dǎo)作用，量子力學(xué)之父普朗克說：“對(duì)新觀點(diǎn)的一種活躍的直覺想象力，這些新觀點(diǎn)不是演繹得出的，而是通過藝術(shù)家一般的創(chuàng)造性想象得出的?！?/p>

當(dāng)然我們在對(duì)物理問題進(jìn)行思考時(shí)，不是運(yùn)用單一的一種物理思維類型，往往在同一物理思維過程中同時(shí)存在抽象思維、形象思維和直覺思維，思維者是將它們綜合運(yùn)用，從而對(duì)物理思維的對(duì)象進(jìn)行全面深入的研究分析，找出物理事物的本質(zhì)規(guī)律。

2在習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)物理思維能力

我們可以將高中習(xí)題教學(xué)遵循的解題程序概括的敘述為：第一，根據(jù)問題情境建模，形成正確清晰的物理圖景；第二，啟發(fā)學(xué)生活化構(gòu)建的典型形象，依據(jù)對(duì)象、過程、條件，正確選取物理定律、公式并將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題；第三，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)進(jìn)行推演、討論和計(jì)算，得出結(jié)論。其實(shí)高中物理習(xí)題解答所遵循的程序也可以說是物理學(xué)進(jìn)行科學(xué)研究進(jìn)程的縮影，從思維的角度來看，它是由形象直觀思維向抽象思維推進(jìn)的過程。

2.1物理形象思維能力的培養(yǎng)

2.1.1用運(yùn)動(dòng)示意圖描繪物理運(yùn)動(dòng)圖景

當(dāng)我們面對(duì)物理問題時(shí)，我們必須弄明白的是問題在什么樣的背景下提出？問題的關(guān)鍵在哪？核心問題或者說是關(guān)鍵問題是什么？問題的突破口（也就是我們常說的“題眼”）是什么？我們總是首先在頭腦中模擬出題目所描述的物理情景，從宏觀上、整體上把握物理過程。然后根據(jù)所研究的問題再逐步由整體的、全面的、發(fā)散的思維向集中思維過渡，將思考的目標(biāo)轉(zhuǎn)為局部，集中到所面對(duì)問題的“題眼”上。此后，還要注意對(duì)自己的思維的監(jiān)控，關(guān)注要點(diǎn)的同時(shí)還要注意與整體的動(dòng)態(tài)聯(lián)系。教學(xué)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)許多題目，學(xué)生首先不能在頭腦中形成清晰的物理圖景，其次難以將這一圖景用縮略圖或示意圖地形式描繪出來，進(jìn)而導(dǎo)致問題解決受阻。

2.1.2構(gòu)建模型理清思路將物理問題形象化

物理學(xué)中很多抽象的材料，需要建立起直觀映像才能理解。一些學(xué)生不具備把抽象關(guān)系直觀映像化，造成物理知識(shí)數(shù)學(xué)化的傾向。獨(dú)立形成新的物理圖景的能力是寶貴的一種能力。它與人的創(chuàng)造性直接相關(guān)，是進(jìn)行創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的必不可少的條件。從目前的教學(xué)現(xiàn)狀看，由于種種原因，該能力被忽視了。表現(xiàn)為學(xué)生的創(chuàng)造性普遍低，模仿性強(qiáng)，缺乏創(chuàng)造精神。因此，在物理教學(xué)中培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的想象力，不僅是學(xué)好物理的一個(gè)必要條件，而且是培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力的一個(gè)重要方面。例如：首先，把思維具體化、形象化。其次，強(qiáng)調(diào)類比的作用，用類比的方法來理解抽象問題。在物理學(xué)的發(fā)展中，許多新概念，新的規(guī)律，新的理論的提出多借助于類比。第三，發(fā)展學(xué)生的空間想象力，在教學(xué)過程中，有意識(shí)的減少練習(xí)中的原始圖形，改用純文字?jǐn)⑹?，要求學(xué)生在文字?jǐn)⑹龅幕A(chǔ)上畫出圖形，以增強(qiáng)學(xué)生空間想象的自覺性，使空間想象力有充分鍛煉的機(jī)會(huì)。第四，鼓勵(lì)學(xué)生聯(lián)想。在物理教學(xué)中，要求學(xué)生每遇到一個(gè)問題都能從不同的角度、不同方面思考、聯(lián)想、喚起許多與該問題有關(guān)的表象，使問題與問題做對(duì)比，組構(gòu)新的物理形象，提高想象的豐富性。同時(shí)要求學(xué)生能夠圍繞問題有計(jì)劃、有目的、有步驟地展開聯(lián)想，提高想象的自覺性和目的性。endprint

2.2物理抽象思維能力的培養(yǎng)

2.2.1“物”與“理”完美結(jié)合——培養(yǎng)學(xué)生把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理問題的能力

如何把客觀事物或現(xiàn)象間共同的、本質(zhì)的屬性提取出來，并與非本質(zhì)屬性分離開來，進(jìn)而把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為典型物理問題，是學(xué)生在解決與生活密切相關(guān)的物理問題時(shí)常常遇到的困難。

2.2.2“系統(tǒng)”與“局部”和諧統(tǒng)一——提高物理分析與綜合能力

分析就是把事物整體分解為部分，或從整體中區(qū)分出個(gè)別特性，個(gè)別方面。綜合就是把事物的不同特性，不同方面聯(lián)系起來。純粹的分析法或綜合法是不存在的。在解決物理問題時(shí)，往往兩種方法相互依存，相互滲透，交叉使用。中學(xué)生的物理思維能力，首先表現(xiàn)在能夠全面地分析綜合物理問題的多種因素；其次表現(xiàn)在能夠正確的分析物理過程。

2.2.3“因”與“果”必然聯(lián)系——培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力

解決物理問題的方法很多，而因果關(guān)系分析法是一個(gè)很重要的方法，因此，在物理解題訓(xùn)練中，循因?qū)Ч?、?zhí)果索因，用不同的思維方式進(jìn)行因果分析，有助于學(xué)生對(duì)物理問題的分析更全面、更深刻。

2.2.4“數(shù)學(xué)”與“物理”相輔相成——提高學(xué)生用數(shù)學(xué)方法解決物理問題能力

數(shù)學(xué)提供定量分析手段，因此它為一切科學(xué)服務(wù)。但是，在所有學(xué)科中與數(shù)學(xué)關(guān)系最密切的，恐怕還是物理學(xué)。

教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生常常出現(xiàn)的情況是，單獨(dú)作為數(shù)學(xué)問題可以輕松解決，單獨(dú)分析物理問題也能分析，但是將二者結(jié)合使用分析解決問題就出現(xiàn)了困難。表現(xiàn)為數(shù)理結(jié)合的意識(shí)不強(qiáng)，能力較為薄弱。在習(xí)題教學(xué)中應(yīng)該特別安排一些典型的用數(shù)學(xué)作為主要工具來分析解決物理實(shí)際問題的題目，培養(yǎng)學(xué)生這方面的思維意識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生使用數(shù)學(xué)工具的能力。

2.2.5“動(dòng)”與“靜”辯證統(tǒng)一——培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)態(tài)思維能力

我們在學(xué)習(xí)物理時(shí)，必須樹立變化和聯(lián)系的觀點(diǎn)，在不斷變化的過程中從相互的關(guān)系中掌握物理概念和物理規(guī)律。這種根據(jù)思維對(duì)象不斷運(yùn)動(dòng)變化的特點(diǎn)，適時(shí)地改變思維的程序和方向，并調(diào)控思維的過程，從而實(shí)現(xiàn)思維的目標(biāo)，這樣的思維方式叫做動(dòng)態(tài)思維。與動(dòng)態(tài)思維相反，客觀事物具有的相對(duì)靜止的穩(wěn)定狀態(tài)在思維活動(dòng)中的反映，就是靜態(tài)思維。在習(xí)題教學(xué)中，教師們應(yīng)該選擇類似的例題，認(rèn)真分析，剖析典型錯(cuò)誤，總結(jié)解題方法，從正反兩方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行解題指導(dǎo)，能卓有成效地培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)態(tài)思維能力。

2.3直覺思維能力的培養(yǎng)

不同的人，直覺思維的習(xí)慣和品質(zhì)存在著很大的差異。對(duì)同一個(gè)事物或同一個(gè)問題，不同的人可能會(huì)作出完全不同的直覺判斷。那么，在物理教學(xué)中，我們究竟應(yīng)當(dāng)怎樣培養(yǎng)學(xué)生直覺思維能力呢？

2.3.1重視經(jīng)驗(yàn)的積累和對(duì)知識(shí)的徹悟

西蒙說：直覺是“利用了已有的知識(shí)認(rèn)識(shí)了當(dāng)前的情景。”一般說來，對(duì)某一領(lǐng)域中的經(jīng)驗(yàn)越豐富，對(duì)該領(lǐng)域的知識(shí)理解得越透徹，就越容易對(duì)該領(lǐng)域中的問題產(chǎn)生直覺。離開了已有的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)，直覺便會(huì)成為無源之水，無本之木。

另一方面，直覺離不開對(duì)面臨問題的感知，它是對(duì)問題信息迅速加工的產(chǎn)物。但是，主體能從問題中感知到什么信息是與他已有的“潛意識(shí)知識(shí)”直接相關(guān)的。布魯納將這種潛意識(shí)知識(shí)稱為“內(nèi)在模式”。由此可見，直覺與人的記憶信息密切相關(guān)。記憶的檢索功能在直覺產(chǎn)生的心理機(jī)制中占有極其重要的地位。因此，在物理教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)重視“雙基”的教學(xué)，要使學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律及典型問題盡可能具體、透徹的理解。例如，對(duì)楞次定律，課本中給出的敘述其基本思想是“阻礙原來磁通量的變化”，教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過具體實(shí)例，使學(xué)生了解定律的各種不同表述，如“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”和“阻礙原電流的變化”等等，這樣，學(xué)生才容易在碰到各種相關(guān)問題時(shí)，能夠迅速作出反應(yīng)，產(chǎn)生直覺。

2.3.2鼓勵(lì)學(xué)生廣泛聯(lián)想，大膽猜測創(chuàng)新

聯(lián)想是不受邏輯約束的思維方法，它具有極大的跳躍性和自由性，可以極為迅速地將不同事物建立起聯(lián)系。所以，聯(lián)想是直覺思維的翅膀。問題解法的猜測可以啟動(dòng)解題的思維，問題結(jié)論的猜測可以為解題導(dǎo)向，所以猜測是直覺思維的重要武器。因此，在物理教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)積極鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)問題，開闊思路，廣泛聯(lián)想，以已有的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及感知到的問題信息為依據(jù)，由研究對(duì)象的部分信息推測它所具有的全部信息。

“一體四層四翼”高考評(píng)價(jià)體系的科學(xué)構(gòu)建，是考試內(nèi)容改革的基礎(chǔ)性工程，凸顯了高考的考試功能和考查理念，一線教師研讀 “四翼”考查要求，實(shí)施于教學(xué)，體現(xiàn)了國家人才強(qiáng)國戰(zhàn)略中對(duì)未來發(fā)展所需應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才的基本要求，也集中體現(xiàn)了各類高校通過高考選拔人才的共性需求。

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