淺談物理思維在高中物理教學(xué)中的意義及方式

宋睿

摘要：物理思維貫穿于認(rèn)識物理學(xué)科、學(xué)習(xí)物理知識、解決物理問題的始終。甚至在物理學(xué)漫長的發(fā)展過程中，也有其不可或缺的作用。因此，有意識地對學(xué)生講解物理思維，傳達(dá)正確的物理觀念是極為必要的。文章基于對高中物理教學(xué)中一線的實際情況，主要分析了物理思維在高中物理教學(xué)中的意義及其方式。

關(guān)鍵詞：物理思維 ?高中物理 ?意義及其方式

物理學(xué)是一門研究物質(zhì)世界……的運動規(guī)律及其使用的實驗手段和思維方式的自然學(xué)科。

“思維方式”這一概念在本文中引述為“物理思維”，其不單在物理學(xué)的定義中占有一席之地，同樣的也應(yīng)在高中物理的教學(xué)中得到充分的體現(xiàn)。

一、高中物理教學(xué)的現(xiàn)狀

在高中物理的教學(xué)過程中，教師群體普遍將掌握知識點作為第一要義，給予課程的內(nèi)容以絕對的關(guān)注，著重教會學(xué)生物理學(xué)中的各個定律的內(nèi)容及其用法，在向?qū)W生灌輸一個個物理概念的同時，要求學(xué)生掌握教輔資料中的一個個解題模型與套路。

這種教育的方法在學(xué)生學(xué)習(xí)知識方面并無太大問題，在應(yīng)試方面可稱卓有成效，卻時常帶給學(xué)生這樣的疑問——“物理真的只有一個個定律和模型嗎？”“為什么我在處理問題時只能聯(lián)想到一個個模型？”可見，現(xiàn)有的教育方式在一程度上抹殺了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力與對物理的興趣。而這些問題需要由學(xué)生用其在受教中感受到的物理思維來解決了。

二、高中物理的思維例舉

2.1數(shù)學(xué)工具性思維

數(shù)學(xué)工具性思維是指以數(shù)學(xué)為工具，表示各物理量之間的關(guān)系，并進而求取未知量的思維方式。在處理物理問題時，“分析物理情境——列出相關(guān)公式——求解得到欲求物理量”是解決物理問題的必然思維過程?！傲谐鱿嚓P(guān)公式”正是數(shù)學(xué)工具性思維的體現(xiàn)。

2.2等效思維與轉(zhuǎn)化思維

等效思維與轉(zhuǎn)化思維互為表里，兩者結(jié)合起來可以表述為：將在某一方面具有相同物理學(xué)特性的物理客體等效地取代問題中的某一對象，從而使問題得以轉(zhuǎn)化的思維方式。在高中電磁學(xué)中F=BLI的L所表示的有效長度與交變電流一章中通過I=Im/√2這一公式將變化的交流電轉(zhuǎn)化為不變的直流電，從而使問題得到解決。其中所體現(xiàn)的正是等效思維與轉(zhuǎn)化思維。

三、意義

3.1提升學(xué)生對物理的認(rèn)知水平

在高中教材中特別是選修階段對于各個定律的介紹都是很模糊的。對于很多公式的推導(dǎo)則以“不予證明”帶過，給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了極大的困惑。學(xué)生對知識的接受也自然有了隔膜與障礙。只知其然而不知其所以然，也不利于學(xué)生養(yǎng)成面對靈活多變的試題時快速分析物理情境的能力。因此，使學(xué)生了解各個定律的由來與其中所體現(xiàn)的物理思維是很有必要的。另一方面在公式如I=Im/√2的推導(dǎo)中（參見附錄1）可加深學(xué)生對其的認(rèn)識，使學(xué)生可以清楚地了解到這一公式中為何就是除以√2，從而使學(xué)生在對有關(guān)交變電流有效值的求解時能以等效思維的高度認(rèn)識這一類問題。

3.2提升學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣

在高中學(xué)習(xí)階段，中學(xué)生對物理的興趣很大程度上來源于其在物理方面的成績比較出彩，或者能在解決問題時得到時的成就感。這種興趣歸根結(jié)底是升學(xué)的壓力由于物理學(xué)習(xí)中的成功而得到暫時的舒緩所帶來的，而非真正意義上的對物理學(xué)科本身的興趣。這一現(xiàn)象的結(jié)果可能因時間的流逝而消散，或者使學(xué)生對物理產(chǎn)生近似偏執(zhí)的情緒。在現(xiàn)實生活中，學(xué)生只專心于物理，而忽視了其他學(xué)科的情況屢見不鮮。因此，在日常教學(xué)中滲透物理思維的傳達(dá)，讓學(xué)生了解物理學(xué)家們在不斷的探索中總結(jié)出一條條定律時其內(nèi)在的思維光芒，是在現(xiàn)有的教學(xué)方式下引起學(xué)生對物理產(chǎn)生清醒的認(rèn)知與真正的興趣的必要手段。

學(xué)生需要在一時無從下手的恐懼心理下完成分析并在眾多解題模型中找出等量關(guān)系P總=P原+P副后，仍需進行解復(fù)雜方程組的過程才能得到答案。而學(xué)生在正確認(rèn)識等效與轉(zhuǎn)化思維后，可避免復(fù)雜的求解，將問題轉(zhuǎn)化為一個簡單的閉合回路中的計算（證明過程見附錄2）方程轉(zhuǎn)變?yōu)椋?/p>

很容易便可求得R=3，且只是運用了最基礎(chǔ)的歐姆定律。由此可見，在物理教學(xué)中使學(xué)生真正理解物理思維是能提高其對物理問題處理的多元水平的。

四、方式

4.1在定律的講解和公式的推導(dǎo)中傳達(dá)

各個物理定律的探索背后都經(jīng)歷了思維的推動。牛頓通過蘋果下落，地球?qū)Φ厍虮砻娴奈矬w相互吸引，類比聯(lián)想到天體之間的引力的存在，從而提出了萬有引力定律。其內(nèi)在是類比思維的作用。公式I=Im/√2的推導(dǎo)中（參見附錄1）也是數(shù)學(xué)工具性思維的作用。這便涉及到了一個問題——公式的推導(dǎo)過程是否用到了學(xué)生未學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識？如果是，學(xué)生是否能理解？其實附錄1中的推導(dǎo)過程便是實例。其中運用的定積分知識是數(shù)學(xué)選修3-2的內(nèi)容（人教版）。洛侖茲力F=Bvq，由F=BLI的推導(dǎo)只是公式的簡單變換（參見附錄3）。因此，在定律的講解和公式的推導(dǎo)中傳遞物理思維是可行且有效的。

4.2在日常的解題中引導(dǎo)

“引導(dǎo)”是指促使學(xué)生有意識探索理解并應(yīng)用物理思維。在本文3.3中解題方式的多元正是“運用物理思維”的直接結(jié)果。如果一味灌輸，學(xué)生是無法深切體會到物理思維的益處與其中的智慧的。欲使物理思維“學(xué)到”“用到”并“得到”需在日常中時刻表現(xiàn)。潛移默化的改變是必要的。附錄2中等效與轉(zhuǎn)化思維的運用，從實際上講同樣是比較困難的。如果沒有在日常中時刻體現(xiàn)，學(xué)生對物理思維的熟練與敏感程度不夠，學(xué)生在考場上能運用物理思維使其真正有效的可能性是極微的。因此，在日常的解題中引導(dǎo)是使學(xué)生能在物理思維的教學(xué)中受益所應(yīng)采取的方式。

4.3在與學(xué)生的交談中表現(xiàn)

教師群體與學(xué)生的交談并非指課上的教授，而是指課下的交流。在新型師生關(guān)系下“朋友”之間，這一類交流變得更多。教師對學(xué)生有了新的影響途徑，與之相適應(yīng)的教師也應(yīng)在與學(xué)生的交談中表現(xiàn)出物理思維。這一方式有利于使學(xué)生認(rèn)識到物理思維的重要性，愿意學(xué)，樂意學(xué)。同時，教師也在這一過程中起到了模范作用。學(xué)生可以通過教師的言行無形中了解到物理思維的正確表現(xiàn)形式。教學(xué)不再止于課堂，是物理思維教學(xué)的重要補充。

綜上所述，物理思維在物理教學(xué)中有著重要意義。物理思維的教學(xué)需本著激發(fā)學(xué)生的主觀能動性和潛移默化的改變的思想，才能使學(xué)生真正學(xué)到得到并用到物理思維。物理思維的意義也是在這一過程中得以體現(xiàn)。

附錄1：高中階段有效值的計算是以熱效應(yīng)方面的等效計算的

附錄2：設(shè)線圈匝數(shù)比為k，將變壓器與副電路部分等效為原電路中的一個電阻R

參考文獻(xiàn)：

[1]徐沛豐.常用思維方法在高中物理解題中的應(yīng)用淺析[J].才智，2018（35）：128.

[2]張煜.“妙”設(shè)實驗發(fā)展學(xué)生物理思維能力探研[J].成才之路，2018（29）：38.