基于抽象思維培養(yǎng)的高中物理教學策略

摘 要：高中是學生發(fā)展抽象思維的關鍵階段。在實施高中物理教學時，教師應把握好時機，依據(jù)不同課型，結(jié)合教學內(nèi)容，應用多樣的策略引導學生進行抽象思考，使學生在掌握物理知識的同時發(fā)展抽象思維能力，增強物理學習效果。鑒于此，文章結(jié)合相關教學經(jīng)驗，從新授課、習題課、實驗課、課外活動這四個課型入手，闡述基于抽象思維培養(yǎng)的高中物理教學策略。

關鍵詞：高中物理；抽象思維；課型；教學策略

作者簡介：程國平（1976—），男，甘肅省天水市天水長城中學。

物理是一門自然科學，與現(xiàn)實生活有著密切聯(lián)系的同時具有一定的抽象性。在學習物理的過程中，學生要利用抽象思維，對所見所聞的物理現(xiàn)象進行加工，由表及里，逐步深入本質(zhì)，形成理性認知。在解決實際問題時，學生要在觀察事物的基礎上進行抽象思考和知識遷移，提出假設和猜想，進行邏輯推理，設計解決方案，進而得出結(jié)論。由此可見，抽象思維是學生學習和應用物理知識的強大助力。所以，在實施高中物理教學時，教師要狠下功夫，著力引導學生進行抽象思考，促使其發(fā)展抽象思維能力。物理抽象思維是以物理概念為思維材料，以觀察、分析、類比、判斷、推理、綜合等為主要形式，探尋客觀事物運動規(guī)律，發(fā)現(xiàn)客觀事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系的過程［1］。在物理課堂上，教師要以物理抽象思維的內(nèi)涵為指引，以物理概念、判斷推理等為重點，結(jié)合不同課型，依據(jù)教學內(nèi)容，應用適宜的方式培養(yǎng)學生的抽象思維。

一、新授課中的抽象思維培養(yǎng)

物理概念、物理原理等是物理新授課的基本內(nèi)容，這些內(nèi)容是物理學家們“去偽存真”的結(jié)果，具有抽象性。物理學家在進行研究時，往往先對事物進行分析和比較，由此抽象出事物的本質(zhì)特征，并剔除非本質(zhì)特征，建構出簡潔的物理模型。這一過程正是物理學家進行抽象思考的過程。因此，在新授課上，教師可以以物理學家的研究過程為參照，引導學生進行抽象思考，使學生采用適宜的物理思維方法，逐步掌握物理概念、原理等。

例如，在“運動的合成與分解”一課的教學中，筆者列舉了一個學生熟悉的例子—飛機起飛。飛機起飛的過程包括兩種直線運動：水平方向的直線運動、豎直方向的直線運動。立足這兩種運動，筆者展示運動圖像，引導學生剖析運動合成與分解的基本規(guī)律。在剖析的過程中，學生進行形象思考，發(fā)現(xiàn)具體現(xiàn)象并進行分析、比較，抽象出三大規(guī)律：合運動與分運動之間具有等時性；合運動和分運動的共同作用產(chǎn)生的效果相同；分運動之間存在獨立性。立足于此，筆者引導學生綜合探究問題：平拋運動可以分解為哪些運動？在探究問題的過程中，學生積極思考，自覺類比，發(fā)現(xiàn)平拋運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。之后，筆者按照此方式，繼續(xù)引導學生進行分析、整合，探究水平方向和豎直方向的運動。在這樣不斷探究的過程中，學生逐步發(fā)現(xiàn)了平拋運動的規(guī)律。借此機會，筆者鼓勵學生自主進行分析綜合、類比演繹，將相關規(guī)律遷移到更為復雜的斜拋運動。這樣的教學方式，不僅讓學生經(jīng)歷了物理知識的形成過程，使其深刻理解物理知識，還讓學生獲得了分析綜合、類比演繹的機會，由此掌握物理思維方法，積累物理思維經(jīng)驗，有效促進了學生物理抽象思維能力的發(fā)展。

二、習題課中的抽象思維培養(yǎng)

習題課是學生解決物理問題的重要平臺，抽象思維是學生解決物理問題的有力支撐［2］。同時，在解決物理問題的過程中，學生的抽象思維也會得到發(fā)展。因此，教師要重視習題課，并以此為立足點，應用合理的教學方式培養(yǎng)學生的抽象思維。

建立物理模型是解決物理問題的重要方式，在習題課中，教師要綜合教學經(jīng)驗，引導學生歸納建立物理模型的一般步驟：審題—分析—找出主因—抽象物理對象模型和過程模型—確定物理變化過程中所滿足的定性和定量規(guī)律—建構數(shù)學函數(shù)關系式—運算求解。此步驟涉及分析與綜合、比較與分類、建模等方法，有助于學生發(fā)展抽象思維能力。在學生掌握建立物理模型的一般步驟后，教師還應依據(jù)教學內(nèi)容，設置相關題目，促使學生經(jīng)歷數(shù)學建模過程，鍛煉抽象思維。

例如，筆者提出以下問題：“在水平力F的作用下，木塊在水平面上由靜止開始運動。在木塊前進S米后撤去水平力F，木塊仍沿著原來的方向繼續(xù)運動。前進了3秒后，木塊停止運動，則摩擦力f是多少？”面對此問題，學生基本能做到知識遷移，從題中獲取關鍵信息，沿著建立物理模型的步驟進行分析和思考，從而得出不同的問題解決方法。如有學生依據(jù)物理模型建構步驟，確定物體在整個運動過程中有兩種運動狀態(tài)，于是依據(jù)問題條件繪制出兩種運動圖像，借此對物體在兩個運動狀態(tài)中的受力情況展開分析。又如，有學生依據(jù)物理模型建構步驟，綜合分析物體的整個運動過程，運用動能定理進行分析、計算。由此可見，在解決問題的過程中，學生靈活應用物理模型建構步驟，有助于他們自主進行分析與綜合、比較與分類等。由此，學生不但加深了對所學知識的理解，積累了解決問題的經(jīng)驗，還自然而然地鍛煉了物理抽象思維，提升了物理學習效率。

三、實驗課中的抽象思維培養(yǎng)

實驗是物理學科不可或缺的一部分。在物理實驗過程中，學生需要認真操作、細心觀察，借助實驗現(xiàn)象感知物理原理，由此發(fā)展抽象思維。觀察力敏銳的學生可以透過直觀現(xiàn)象，快速抓住事物的特征和本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)事物間的內(nèi)在聯(lián)系，借此理解抽象的物理原理［3］。教師要把握好實驗課時機，鼓勵學生對原有實驗設備、實驗方案等進行改進，增強實驗的可行性，以此培養(yǎng)學生的抽象思維。

（一）改進實驗，完善具體實驗

改進實驗離不開抽象思維。同時，改進實驗可以使實驗愈加完善，便于學生進行抽象思考，理解實驗原理。部分物理實驗在內(nèi)容、設備、方法等方面存在問題。在實驗課上，教師要善于發(fā)現(xiàn)實驗問題，以此引導學生進行抽象思考，探尋改進實驗的方法，具體完善實驗。

例如，在“磁場對通電導線的作用力”這節(jié)課中，教材在“通電導線在磁場中所受安培力”的內(nèi)容中給出了如圖1所示的實驗裝置。

在課堂上，筆者引導學生結(jié)合實驗裝置和所學物理知識，制作原理解釋圖。在制作解釋圖的過程中，學生發(fā)現(xiàn)，θ越大，通電直導體所受到的安培力越大。此時，學生發(fā)現(xiàn)上述實驗裝置僅能定性地確定通電直導線所受安培力的大小與方向。在這一問題的驅(qū)動下，學生運用開放思維，探尋解決問題的對策。在探尋對策的過程中，學生以所學的物理知識為基點，進行綜合、比較，重設實驗裝置，并進行原理解釋，確定新的實驗裝置的可行性。改進后的實驗裝置如圖2所示。

在此實驗裝置中，通電后的通電直導體受到安培力的作用，與此同時，通電直導體主要有兩種受力情況：F+F安=Mg，F(xiàn)=F安+Mg。依據(jù)彈簧秤示數(shù)變換△F的情況，我們可以較為直觀地獲知F安的大小與方向。

實踐證明，學生通過改進實驗裝置，不但能順其自然地進行抽象思考，鍛煉抽象思維能力，還可以借助觀察實驗現(xiàn)象，抽象出物理規(guī)律，由此加深對物理知識的理解。

（二）開發(fā)模型，實現(xiàn)實驗創(chuàng)新

實驗創(chuàng)新是促使學生進行抽象思考的活動［4］。受到多種因素的影響，如造價高、操作要求高等，有的學校的物理實驗器材不夠完善。在這樣的情況下，學生難以動手操作，無法經(jīng)歷實驗過程，從而影響抽象思維的發(fā)展。為解決此問題，教師可以鼓勵學生開發(fā)實驗模型。開發(fā)實驗模型的過程也是學生經(jīng)歷抽象思考，進行實驗創(chuàng)新的過程。具體而言，在開發(fā)新的實驗模型時，學生需綜合所學物理知識，分析實驗原理，應用聯(lián)想、類比、分析等抽象思維方法，選擇適宜的材料創(chuàng)設實驗模型。

例如，判斷摩擦力的方向是許多學生的學習難點，主要原因在于相對運動或相對運動趨勢等概念較為抽象。對此，筆者鼓勵學生進行遷移學習，開發(fā)實驗模型。在開發(fā)實驗模型的過程中，學生聯(lián)想摩擦力的相關內(nèi)容，同時調(diào)用生活經(jīng)驗，選用毛刷作為實驗材料。在實驗中，學生動手操作，細心觀察，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律。如，有學生將毛刷放在桌面上，用手輕輕拉動毛刷，讓毛刷的上部微微移動。此時，學生發(fā)現(xiàn)毛刷的下部因為受到桌面摩擦力的影響而靜止于桌面上，同時，刷毛微微彎曲。結(jié)合此現(xiàn)象，學生意識到刷毛與桌面之間有靜摩擦力的作用。之后，學生繼續(xù)操作，在毛刷上方放置砝碼，演示連接體間的摩擦力。

通過開發(fā)新的實驗儀器模型，學生獲得了抽象思考的機會。在進行實驗操作的過程中，學生充分發(fā)揮抽象思維的作用，從直觀的實驗現(xiàn)象中抽象出物理結(jié)論，由此扎實鞏固物理知識。

四、課外活動中的抽象思維培養(yǎng)

課外活動是重要的課型，是對物理教學的拓展，是課堂知識走進生活的“橋梁”。培養(yǎng)學生抽象思維的目的之一是使其體驗生活，并應用所學知識解決生活中的問題［5］。生活中的物理問題多種多樣，為學生提供了許多抽象思考的機會。因此，教師要以現(xiàn)實生活為抓手，組織課外活動，促使學生進行抽象思考，解決實際問題，以此增強物理教學效果。

例如，現(xiàn)實生活中存在各種關于圓周運動的問題，如火車轉(zhuǎn)彎問題、汽車過橋問題等。在學生學習了圓周運動的相關內(nèi)容后，筆者從現(xiàn)實生活入手，設置諸多生活化問題，引導學生與小組成員合作解決。有生活化例題如下：一輛質(zhì)量為4 t的汽車，從半徑為50 m的拱形橋上駛過，在行駛過程中，汽車始終保持5 m/s的速率。此時，汽車所受阻力是車與橋面壓力的0.05倍。請問，當汽車經(jīng)過橋面最高點時，其牽引力是多少？

在解決這一問題的過程中，學生會應用抽象思維方法，如分析、類比等，將生活問題與物理內(nèi)容建立聯(lián)系，繼而使用物理知識解決問題。在學生解答問題后，筆者組織交流活動。在活動中，學生介紹了不同的解題思路和方法，發(fā)散了思維，積累了豐富的抽象思考經(jīng)驗。

結(jié)語

綜上所述，新授課、習題課、實驗課和課外活動都是培養(yǎng)學生抽象思維的重要途徑。在開展高中物理教學時，教師要立足物理學科特點，重視對學生抽象思維的培養(yǎng)，尤其要以新授課、習題課、實驗課和課外活動為立足點，結(jié)合教學內(nèi)容，應用多樣的方式給予學生抽象思考的機會，促使學生應用抽象思維方法，經(jīng)歷抽象思考過程，從物理現(xiàn)象中抽象出本質(zhì)，由此掌握物理知識，發(fā)展抽象思維能力，增強物理學習效果。

［參考文獻］

［1］朱麗.高中物理教學中學生抽象思維能力培養(yǎng)路徑分析［J］.高考，2021（19）：133-134.

［2］俞柯斌.高中物理教學中對學生抽象思維能力的提高路徑分析［J］.考試周刊，2021（12）：139-140.

［3］冉彥.高中物理教學中培養(yǎng)學生抽象思維能力的策略研究［J］.新課程，2020（42）：60.

［4］王文海.高中物理抽象思維能力的培養(yǎng)及簡單化的教學設計策略［J］.中學課程輔導（教師通訊），2020（11）：54-55.

［5］石星民.在高中物理教學中培養(yǎng)學生抽象思維能力的策略分析［J］.天天愛科學（教學研究），2020（4）：58.