高中物理如何培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力

黃林均

摘 要：高中是對學(xué)生思維能力進(jìn)行培養(yǎng)的關(guān)鍵時期。新課程改革明確指出，提高學(xué)生邏輯思維能力是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵，高中物理教師更應(yīng)該高度重視。作者結(jié)合自身多年教學(xué)實踐，對如何培養(yǎng)學(xué)生物理邏輯思維能力提出了幾點建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高中物理;邏輯思維能力;核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 收稿日期：2019-02-16 文章編號：1674-120X（2019）13-0082-02

一、引言

邏輯思維能力是利用已知概念予以全面判斷和準(zhǔn)確推理，并對事物本質(zhì)予以科學(xué)揭示的理性思考過程。高中物理作為高中最難學(xué)的一門學(xué)科，以邏輯性強著稱，因而可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

然而，很多高中學(xué)生只知課本知識，生搬硬套物理公式，對稍難一點的物理題目則無從下手，這說明學(xué)生邏輯思維能力差，分析不出具體的物理過程，對題目中的已知條件間的邏輯關(guān)系把握不清。

為了真正提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)成績，讓其形成核心素養(yǎng)，高中物理教師在教學(xué)過程中必須有意識地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

二、精設(shè)課堂問題，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力

課堂45分鐘，能否吸引學(xué)生，能否一直讓學(xué)生保持旺盛的求知欲，是課堂教學(xué)的關(guān)鍵點。教師可以通過精巧的層層設(shè)問，有意識地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入物理教學(xué)情景中，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而促使其邏輯思維能力的提高。

例如，在《運動的合成與分解》課堂教學(xué)中，筆者精心設(shè)計了一系列懸念來激發(fā)學(xué)生的探索欲望：①水靜止，小船船頭與對岸垂直航行，這時小船的運動軌跡是什么？②船靜止，水流動，那么其運動軌跡是如何的？③假設(shè)小船船頭與對岸相垂直，且自身保持一定的速度，河水也具有一定的速度，這時小船的運動軌跡是什么？這一系列的問題之間具有一定的邏輯性，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對這些問題進(jìn)行深入研究思考，找出合運動與分運動之間的邏輯關(guān)系，從而掌握運動的合成與分解。

又如，在《帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)》教學(xué)中，課堂一開始我就拋出三個問題：①初速為0的電子在電壓為U1的加速電場中怎樣運動？②電子以v0垂直射入電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場，其偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ是多少？③初速為0的電子經(jīng)過①的加速電場再射入②的偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ又是多少？學(xué)生經(jīng)過思考與討論后能很快找到三個問題緊密相扣的邏輯關(guān)系，能在較簡單的第①問計算出其速度作為第二問的初速度，在第②問中結(jié)合平拋運動的知識，得出第③問的結(jié)論：y=LU2/4dU1，tanθ=LU2/2dU1。經(jīng)過這樣的訓(xùn)練后，我的每屆學(xué)生遇到帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)的題，都幾乎是滿分，這樣既解決了教學(xué)上的一個大難點，又提高了學(xué)生邏輯思維能力。

三、趣講物理學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力

由于現(xiàn)階段廣東省的高考物理以理綜的形式進(jìn)行，考試容量和時間相對有限，對物理學(xué)史的考查也相對較少。在平時的教學(xué)中，教師一般都注重主干知識的訓(xùn)練，忽略了物理學(xué)史的教學(xué)。高中物理所涵蓋的物理學(xué)史中有許多運用邏輯思維的例子。

比如在《研究自由落體運動》中，為了讓學(xué)生明白伽利略的邏輯推理過程，先假設(shè)亞里士多德的觀點是對的，然后再把大石頭和小石頭用細(xì)線綁在一起，讓學(xué)生分組討論現(xiàn)在下落是快了還是慢了。學(xué)生基本上會得出兩種結(jié)論：①大石頭會被小石頭拖著而減慢速度;②兩塊石頭綁在一起，重力比大石頭要大，下落應(yīng)該比大石頭還要快。得出兩個完全矛盾的結(jié)論，證明了亞里士多德的觀點是錯誤的。這也讓學(xué)生體會到了嚴(yán)密的邏輯推理的強大，同時也體會到“以汝之矛攻汝之盾”的巧妙。

再如講盧瑟福的α粒子散射實驗本來是為了證明湯姆森的“棗糕”模型，最后反而卻成了推翻“棗糕模型”最有力的證據(jù)，得到了原子的核式結(jié)構(gòu)。先讓學(xué)生熟悉散射實驗的三個結(jié)論：①絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn);②有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn);③有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°而被反彈回來。然后引導(dǎo)學(xué)生回答為什么絕大部分仍沿原來的方向：因為原子內(nèi)絕大部分必須是空的。為什么少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)？答：原子內(nèi)部有一體積很小的微粒（原子核），且必須帶正電。再問：為什么極少數(shù)反彈？答：中間的微粒不光體積小，而且質(zhì)量還要大，就好像對心碰撞一樣。最后問：原子為什么是中性的？答：電子繞核旋轉(zhuǎn)，且質(zhì)量必須非常?。ǚ駝t不可能大部分α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向）。于是，原子的核式結(jié)構(gòu)自然而然地形成于心中。

事實證明，學(xué)生通過這一系列的物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，既培養(yǎng)了學(xué)習(xí)物理的興趣，也提高了邏輯思維能力。

四、巧做分組實驗，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力

實驗教學(xué)本身要求科學(xué)思維具有嚴(yán)密的邏輯性，從某種意義上講，邏輯思維能力是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一個重要標(biāo)志。在實驗探究活動中，大多數(shù)教師更注重學(xué)生的操作以及實驗的完整性，教師先對整個實驗詳細(xì)講解一遍，并仔細(xì)講清注意事項、誤差分析，學(xué)生只需要照做就行，達(dá)不到探究和拓展思維的目的。高中物理探究實驗中包含了不可忽視的邏輯思維方法，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

例如，在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》分組實驗中，教師提出幾個問題，讓學(xué)生思考：①可以不平衡摩擦力嗎？②當(dāng)小車質(zhì)量改變時還需要再平衡摩擦力嗎？③有辦法可以不用沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量這個條件嗎？對第①問，學(xué)生經(jīng)過最簡單的邏輯思維會回答用氣墊導(dǎo)軌來做，摩擦力幾乎是零，當(dāng)然不用平衡。但是第②問對學(xué)生邏輯思維要求稍高，學(xué)生必須想到本實驗平衡摩擦的本質(zhì)是用重力的沿斜面方向的分力來平衡摩擦力。即mgsinθ=μmgcosθ，小車的質(zhì)量被消掉，與其無關(guān)，這也是高中物理模型中斜面模型一個最典型的特點。

但第③問對學(xué)生的邏輯思維要求有一個質(zhì)的飛躍，首先學(xué)生要明白為什么沙和沙桶的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，也就是本實驗的最關(guān)鍵之處，要找加速度與合外力的關(guān)系，誰是合外力？教材里是把沙和沙桶的總重力當(dāng)作小車受到的合外力，但學(xué)生稍一思考就會發(fā)現(xiàn)有問題。平衡摩擦力后，小車的合外力其實就是繩子的拉力，如果拉力等于沙和沙桶的總重力，沙和沙桶就應(yīng)處于平衡狀態(tài)，做勻速直線運動，而小車做勻加速運動，明顯不符合實驗事實。教師引導(dǎo)學(xué)生弄明白小車和沙桶的加速度大小是一致的，學(xué)生就會運用牛頓第二定律分別對小車和沙桶列方程。對小車：T=ma;對沙和沙桶：mg-T=ma，得到T=。所以只有當(dāng)m<

經(jīng)過由易到難的層層推理，既讓學(xué)生明白了實驗原理，還巧妙地改良了教材的實驗方法，也使他們的探究能力和邏輯思維能力得到了提升。

五、廣泛聯(lián)系生活實際，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力

物理知識源于生活，教師在教學(xué)中要廣泛聯(lián)系生活實際，這樣既能讓學(xué)生理解物理知識，又能有效地培養(yǎng)其邏輯思維能力。

例如，在學(xué)習(xí)閉合電路的歐姆定律時，可以讓學(xué)生想一下，家里的電燈深夜時的亮度與傍晚時有何區(qū)別？善于觀察的學(xué)生都知道深夜時比較亮，教師可以讓學(xué)生思考這是為什么。學(xué)生首先必須分析出深夜時工作的電燈比傍晚減少，其次要知道家庭電路都是并聯(lián)，還要知道并聯(lián)電路中電燈減少會導(dǎo)致整個并聯(lián)電路的總電阻變大，更進(jìn)一步，必須知道根據(jù)閉合電路的歐姆定律，外電路電阻增加，分得的路端電壓就越大，所以電燈就越亮。這對學(xué)生的電學(xué)知識和邏輯思維能力要求都比較高。

再如，學(xué)習(xí)牛頓第二定律的應(yīng)用時，用喝完水的礦泉水瓶裝滿水，在里面留一個小氣泡，平放在講臺上。問學(xué)生：拉著水瓶勻加速前進(jìn)時，氣泡相對于水瓶將怎樣運動？學(xué)生會出現(xiàn)各種不同的回答，教師立即拉動，讓學(xué)生們看到氣泡是相對瓶向前運動的。此時學(xué)生會懷著極大的興趣去思考為什么會這樣。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：如果沒有氣泡，水是滿的，結(jié)果會怎么樣？學(xué)生都會回答水會和瓶一起向前加速。再問：水和氣泡有什么不同呢？學(xué)生會回答：質(zhì)量不同。再問：同樣體積的水和氣泡周圍的水對它們的作用力一樣嗎？學(xué)生會回答：當(dāng)然一樣。此時，大部分學(xué)生能得出原因：力相同，而氣泡的質(zhì)量較小，所以加速度大，氣泡相對瓶會向前運動。

六、結(jié)語

總之，對高中生而言，邏輯思維能力是學(xué)好物理學(xué)科的關(guān)鍵，物理教師應(yīng)真正意識到這一點，并創(chuàng)新教學(xué)方式來提高學(xué)生邏輯思維能力，最終促使學(xué)生形成核心素養(yǎng)，得以全面發(fā)展。以上是筆者在培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力過程中一些不太成熟的做法，歡迎各位同行批評指正。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁鎖勤.談高中物理教學(xué)中學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)[J].中學(xué)物理，2014，32（7）：62.

[2]岳衛(wèi)東.邏輯思維在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)（教學(xué)研究），2014（15）：89.

[3]葉志民.對高中物理教學(xué)“接地氣”的思考[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018（8）：96.

[4]李亞娟.高中物理課堂習(xí)題問題設(shè)計與實施研究[D].長春：東北師范大學(xué)，2011.

[5]王景元.淺談物理學(xué)史在中學(xué)物理教學(xué)中的重要作用[J].教育探索，2000（1）：51.

[6]陳岳平.新課程背景下高中物理分組實驗的課堂教學(xué)實踐研究[J].教育教學(xué)論壇，2010（20）：92-93.

[7]吳志明.在物理與生活之間架起教與學(xué)的橋梁[J].江蘇教育，2001（24）：38-39.