淺談高中生物理思維的培養(yǎng)策略

文| 汪樹國

物理思維是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，物理教師在教學(xué)時要因材施教，著重培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維習(xí)慣，從而為后續(xù)物理學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。高中物理教學(xué)的過程就是利用物理思維探索物理規(guī)律的過程，所謂物理規(guī)律，就是指客觀事物內(nèi)在的、本質(zhì)上的聯(lián)系及其必然的發(fā)展趨勢，它是事物現(xiàn)象的一個比較統(tǒng)一的、靜止的、穩(wěn)定的反映。物理規(guī)律主要體現(xiàn)在物理概念、物理實驗、物理公式等相互連接方面，是相關(guān)物理量在一定條件下相互制約的結(jié)果。因此，教師在講授物理要領(lǐng)和規(guī)律時，要注重訓(xùn)練學(xué)生的思維方法，對全面提高學(xué)生的物理水平起到了積極的促進(jìn)作用。

一、高中生物理深刻性思維的培養(yǎng)策略

深刻性思維是指在學(xué)習(xí)和探索知識的過程中，通過深入思考和探究問題、理解和分析概念、思考和解決問題等方式，逐漸培養(yǎng)和提高的綜合性思考和探究能力。與傳統(tǒng)的物理思維不同，深刻性思維要求學(xué)生能突破知識表面，深入知識本質(zhì)，這種思維能力包括發(fā)現(xiàn)真理、把握規(guī)律、提出見解以及解決實際問題等多方面的能力，更強(qiáng)調(diào)知識的內(nèi)在聯(lián)系和應(yīng)用。深刻性思維要求學(xué)生必須具有良好的邏輯思維能力及豐富的想象力；要有較強(qiáng)的邏輯判斷能力，善于從現(xiàn)象出發(fā)思考問題，并能進(jìn)行嚴(yán)密推理與論證。深刻性思維能幫助學(xué)生認(rèn)識事物本質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維和解決問題的能力，以便更好地理解和建構(gòu)知識。[1]因此，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)深度思考，不斷開闊思路，學(xué)會運用各種方法來獲取新信息，發(fā)展學(xué)生的深刻性思維。

深刻性思維一般運用于高中物理概念性知識教學(xué)中，要求學(xué)生在理解物理概念內(nèi)涵時，能夠深入挖掘知識的內(nèi)在本質(zhì)。例如，教師可以借助“質(zhì)點概念”的相關(guān)知識來培養(yǎng)學(xué)生的思維深刻性。質(zhì)點是一個非常抽象的概念，是在研究物體整體運動時忽略物體的形狀和運動方式，將其當(dāng)作一個有質(zhì)量的點來進(jìn)行研究。其本身并不存在，它只是物理論的一種方便假設(shè)，用于簡化問題。通過理解質(zhì)點概念，學(xué)生可以深入了解物理學(xué)的本質(zhì)。想要培養(yǎng)學(xué)生的思維深刻性，教師就要讓學(xué)生在理解質(zhì)點概念的基礎(chǔ)上深入挖掘質(zhì)點與其他概念的聯(lián)系。

首先是從物質(zhì)到質(zhì)點：質(zhì)點是對物質(zhì)的抽象概括，因此學(xué)習(xí)質(zhì)點時學(xué)生需要了解物質(zhì)的本質(zhì)，認(rèn)識到所有物質(zhì)都是由原子、分子構(gòu)成的。通過大量的觀察和實驗，學(xué)生可以認(rèn)識到物質(zhì)不同狀態(tài)下的不同特性，如慣性定律，闡明物質(zhì)實際上都可以看作由大量的質(zhì)點組成。其次是從質(zhì)點到力：學(xué)生需要理解質(zhì)點假設(shè)的基礎(chǔ)及其應(yīng)用，也就是認(rèn)識到質(zhì)點是輕松、簡便地提出問題的抽象思想。同時，學(xué)生需要探索出科學(xué)的步驟，通過推導(dǎo)公式解決問題，從而展示出新思維的能力。最后是從力到運動：質(zhì)點概念就是為運動和力服務(wù)的，因此學(xué)生需要進(jìn)一步理解質(zhì)點之間的力學(xué)作用及其物理學(xué)意義，可以通過“質(zhì)點系統(tǒng)”的思維模型，學(xué)習(xí)質(zhì)點的相互作用和形成的復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)。此外，學(xué)生還可以通過編寫程序或在真實情境下的觀察和實驗，通過圖片與真實場景對比，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和運動規(guī)律的總結(jié)，從而提升對質(zhì)點的深刻性理解。

二、高中生物理靈活性思維的培養(yǎng)策略

高中物理既是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，又是一門靈活的學(xué)科，需要學(xué)生靈活運用知識來解決物理問題。所以，高中生必須學(xué)會運用物理學(xué)思想去處理好學(xué)習(xí)與生活之間的聯(lián)系，將抽象的概念轉(zhuǎn)化為具體的事實，并且能夠應(yīng)用到實際的物理學(xué)習(xí)中。高中物理靈活性思維是指在解決物理問題時，靈活運用物理知識和公式，通過分析問題、辨別問題中的關(guān)鍵因素以及相互之間的關(guān)系，并采用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行計算，得出正確答案的能力。這種思維能力可以幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)內(nèi)容，也能有效提高解題速度，進(jìn)而達(dá)到事半功倍的效果。[2]因此，培養(yǎng)高中生物理靈活性思維不僅可以幫助學(xué)生提升物理素養(yǎng)，對促進(jìn)高考成績提升也具有重要意義。

靈活性思維的培養(yǎng)一般應(yīng)用于習(xí)題講解的過程中，要求學(xué)生能夠看透習(xí)題本質(zhì)，利用物理知識尤其是物理公式來解決習(xí)題。

首先要強(qiáng)化基礎(chǔ)知識。扎實的物理知識是靈活性思維的基礎(chǔ)，只有掌握了基礎(chǔ)知識，才能更好地理解和運用物理公式。其次要提高數(shù)學(xué)水平。高中物理中涉及很多數(shù)學(xué)知識和技能，如代數(shù)等，因此，提高數(shù)學(xué)水平是培養(yǎng)靈活性思維的重要一步。然后注重實際應(yīng)用。物理學(xué)科的核心是解決實際問題，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生應(yīng)該更多關(guān)注物理知識的實際運用，思考真實場景下的物理問題，從而提高靈活性思維能力。再次就是要引導(dǎo)學(xué)生多練習(xí)不同類型的題目。只有在練習(xí)中，才能更好地理解和掌握物理知識，掌握多種解題方法，提高解題能力。最后要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考和探究。在遇到不確定的問題時，不要輕易放棄，而是多思考和探究，通過分析問題找出關(guān)鍵因素，嘗試用不同的方法進(jìn)行計算和解決問題。培養(yǎng)高中生物理靈活性思維需要從基礎(chǔ)出發(fā)，注重練習(xí)和應(yīng)用，通過思考和探究來提高解題能力，這樣才能使學(xué)生更好地理解和掌握物理知識，并靈活運用于實際問題的解決中。

三、高中生物理批判性思維的培養(yǎng)策略

批判性思維就是要在處理問題時考慮各種可能情況下出現(xiàn)的可能性和結(jié)果之間的關(guān)系，它的本質(zhì)是一種質(zhì)疑精神。它意味著不僅接受給定的信息，還要對其進(jìn)行評估、判斷和推理。這類思考過程既包括理論分析，又包含邏輯推導(dǎo)，具有較強(qiáng)的辯證性和邏輯性。如果我們能夠運用批判性思維方法解決實際的問題，就能把復(fù)雜問題簡單化，使之變得簡單起來。[3]這種思維能力可以幫助學(xué)生更好地理解世界，獨立思考，自我檢驗和解決問題。

批判性思維要求學(xué)生敢于質(zhì)疑權(quán)威，勇于批判常識。例如，在“光的折射”的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)批判性思維。光的折射是一個典型的“反常識”例子，尤其是光進(jìn)入水中之后，更容易讓人判斷出水的深淺，利用這個例子可以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。光的折射是光線經(jīng)過兩種介質(zhì)表面時改變傳播方向的現(xiàn)象。在這個例子中，學(xué)生可以提出問題。比如，為什么光會折射？折射角受哪些因素影響？為什么水下看上去物體會變形？通過和學(xué)生討論這樣的問題，可以培養(yǎng)學(xué)生從多個角度審視問題和尋找答案的能力。對于解決物理難題來說，有了這些提問和探討，就能幫助學(xué)生建立起正確的、全面的認(rèn)知體系和分析思考方法，進(jìn)而形成自己獨特的思考問題方式和解決問題的思路。同時，這種討論和探究的過程也能激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，促進(jìn)他們更深入地了解物理學(xué)。

除了討論和探究，還可以通過動手實踐來促進(jìn)批判性思維能力的發(fā)展。例如，在教學(xué)“光的折射”時，學(xué)生可以通過改變光線的角度和介質(zhì)的折射率等因素，來觀察折射角的變化。這個過程可以讓學(xué)生親身體驗和探究光的折射，更好地理解相關(guān)概念和知識。通過這樣的實驗，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)理論知識，還能培養(yǎng)動手設(shè)計和數(shù)據(jù)分析的能力以及評估和驗證結(jié)果的能力。通過討論、探究和實驗等學(xué)習(xí)方式，可以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力，在解決問題時更加深入和全面，也會對學(xué)生的整體學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生積極的影響。

四、高中生物理創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)策略

實驗在物理教學(xué)中占有很大比例，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和提升物理教學(xué)直觀性的重要方式。高中物理知識有一定的抽象性，涉及空間觀念、公式運用等內(nèi)容，很多情況下學(xué)生很難理解，而物理實驗極大地突破了這個難點。所以，教師在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的過程中，應(yīng)該將物理實驗與之相結(jié)合，從而最大限度地挖掘物理實驗所具備的價值，全面提高物理教學(xué)質(zhì)量和課堂教學(xué)效率。另外，高中物理實驗有一定的實踐性，開展實驗教學(xué)也能培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，推動學(xué)生全面發(fā)展。在開展物理實驗教學(xué)中，教師也要注重趣味性。針對高中生年齡特點和生活經(jīng)驗的現(xiàn)狀，利用一些比較有意義的內(nèi)容激發(fā)他們的興趣并開展實驗教學(xué)。

例如，在“摩擦力”一章的學(xué)習(xí)中，教師講解完有關(guān)理論知識之后就可設(shè)置此類實驗情景來提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維。某車沿斜坡下行，對其中該車摩擦力方向和摩擦力計算方式進(jìn)行分析后，請學(xué)生用簡易斜坡和橡皮擦模擬相應(yīng)場景。實驗結(jié)束后，繪制有關(guān)草圖，分析橡皮擦受力情況，求出橡皮擦在其中受到的摩擦力方向并加以計算。在學(xué)生能較全面地分析出如此單一模型時，教師就能逐步加大難度了，如在斜坡，兩個橡皮擦相連，在斜面上由上至下滑來滑去，這兩個橡皮擦摩擦力受力方向應(yīng)怎樣分析？運用單一物理實驗派生比較復(fù)雜的模型對物體受力情況進(jìn)行分析。經(jīng)過不斷培養(yǎng)，學(xué)生的物理思維和物理意識也潛移默化地得到提高，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維有積極幫助。

另外，在傳統(tǒng)物理驗證和實驗教學(xué)時往往是教師先把學(xué)生分成若干組，再對實驗加以講解與演示，最后由學(xué)生按指定實驗方式完成。這樣的實驗教學(xué)方法所帶來的后果常常是學(xué)生在做完實驗之后，根本就不明白實驗的真實目的在哪里，甚至有些學(xué)生會直接把實驗過程與方法徹底遺忘，今后考試碰到這道實驗問題仍束手無策。因此，正確的方式應(yīng)該是在實驗前教師對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生能夠總結(jié)出實驗的目的和步驟，然后依據(jù)學(xué)生的知識基礎(chǔ)和興趣愛好對學(xué)生進(jìn)行小組劃分，讓每個學(xué)生在實驗小組中都能發(fā)揮出自己的價值。

五、高中生物理發(fā)散性思維的培養(yǎng)策略

發(fā)散性思維是指從不同角度去看待同一問題、進(jìn)行各種可能性的推測和新穎的組合。與之相對的是收斂性思維，即從一個已有的概念中推導(dǎo)出一系列結(jié)論。這兩種思維都屬于物理思維，相對來說發(fā)散性思維對學(xué)生物理能力的提升更加重要。發(fā)散性思維既要注意知識本身所具有的獨立性，又要注意方法上的延伸性，這種思維能夠有效地提高學(xué)生解決問題的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。下面就結(jié)合高中物理圓周運動知識來闡述發(fā)散性思維的培養(yǎng)方式。

首先，圓周運動涉及的各種物理量和問題都比較復(fù)雜，可以刺激學(xué)生進(jìn)行橫向和縱向的思考。通過對這些量或問題的研究，不僅有助于學(xué)生理解一些基本理論，還能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新知識，解決實際問題的能力。例如，圓周運動的速度、角速度、頻率、周期、向心力等可以進(jìn)行橫向比較，分析它們之間的聯(lián)系和影響。同時，也可以進(jìn)行縱向思考，如深入分析圓周運動中速度和向心力之間的關(guān)系，從而推導(dǎo)出離心力的公式等。另外，還有許多相關(guān)問題，如旋轉(zhuǎn)與慣性之間的作用以及物體轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的慣性力等，如果能夠結(jié)合到一起，學(xué)生就會得到很好的啟發(fā)和幫助。

其次，圓周運動也是一個非常典型的多元化問題，在它的基礎(chǔ)上可以展開很多不同的思考方向。例如，可以從圓周運動的物理本質(zhì)出發(fā)，探討為什么行星的軌道是橢圓形的、為什么行星運動的軌跡是一個平面等問題；也可以從實際問題出發(fā)，探討如何通過調(diào)整數(shù)據(jù)和參數(shù)來讓航天器實現(xiàn)一個特定的軌道等問題?？傊?，圓周運動課程不僅要求掌握理論知識，更需要將理論運用于實踐中，并引導(dǎo)學(xué)生在實踐中去解決一些具體的工程問題。這些問題不僅能夠激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維，還能夠啟發(fā)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力。

最后，圓周運動還可以通過活動和實驗等多種方式來探究和培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。例如，可以通過情境教學(xué)的方式，讓學(xué)生扮演不同的角色，從而理解圓周運動中的各種概念和規(guī)律；也可以把學(xué)生分成不同的小組，讓他們設(shè)計和實現(xiàn)不同的圓周運動系統(tǒng)，從而培養(yǎng)他們的動手實踐能力和創(chuàng)新精神。在這一過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生參與到教學(xué)活動中，并幫助他們提出自己認(rèn)為有意義、合理的設(shè)想和方案，以達(dá)到解決問題的目的。這些活動和實驗不僅可以提高學(xué)生的動手實踐能力，還能夠增強(qiáng)他們的發(fā)散性思維。

總之，物理思維是高中物理學(xué)習(xí)的重要方式，可以有效地提升學(xué)生的物理能力和物理素養(yǎng)。在高中物理教學(xué)中，教師要注重學(xué)生物理思維的培養(yǎng)，要將物理思維與高中物理的具體知識模塊相結(jié)合。如利用高中物理概念來培養(yǎng)學(xué)生的深刻性思維，提升概念的理解深度；利用物理實驗來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提升學(xué)生的動手能力等。