高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的策略

劉娟

【摘要】物理是一門抽象性較強(qiáng)的學(xué)科，利用生動(dòng)的物理場景來描述生活世界.素質(zhì)教育背景下，高中物理教學(xué)將培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)作為重要教學(xué)目標(biāo)，而抽象思維能力屬于核心素養(yǎng)中的重要組成部分，是學(xué)生學(xué)好物理知識(shí)的必備能力.因此，教師應(yīng)遵循“以生為本”的教育理念，從教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，通過搭建思維框架培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力.本文簡述抽象思維能力培養(yǎng)的重要性，并多維度探究高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的策略，旨在潛移默化中提升物理核心素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】高中物理;學(xué)生培養(yǎng);抽象思維

高中教育階段，物理課程中的教學(xué)任務(wù)實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)上的改變，不再側(cè)重對(duì)具體知識(shí)的“深度分析”，而是立足學(xué)生、注重能力的培養(yǎng)，而抽象思維能力的培養(yǎng)更是體現(xiàn)出了無與倫比的重要意義.對(duì)此，高中物理教師為了提升課程綜合教學(xué)質(zhì)量，應(yīng)有意識(shí)去塑造、強(qiáng)化學(xué)生的抽象思維體系，讓學(xué)生真正以“主人公”的身份參與到課堂學(xué)習(xí)之中.

1 培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的重要性

1.1 助力學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提升

高中物理各模塊知識(shí)具有一定的聯(lián)系，其中的知識(shí)零碎且抽象，對(duì)學(xué)生的思維能力有一定的要求，部分學(xué)習(xí)能力不足的學(xué)生無法在課堂有限時(shí)間內(nèi)掌握知識(shí)內(nèi)容，很容易對(duì)物理課程學(xué)習(xí)失去信心，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)動(dòng)力不足.基于此，教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變教學(xué)態(tài)度，通過多元化教學(xué)手段來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使課堂教學(xué)效率得到顯著提升，也達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生物理綜合素養(yǎng)的目標(biāo)[1].

1.2 助力學(xué)生識(shí)記能力的培養(yǎng)

高中物理學(xué)科中含有大量的概念、公式、單位等零碎知識(shí)，這些知識(shí)需要學(xué)生記憶后理解，并用于解決問題.而結(jié)合物理學(xué)科的特點(diǎn)，教師還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)記能力，借助思維導(dǎo)圖或微課視頻，將復(fù)雜且易混淆的物理知識(shí)和公式具象化，幫助學(xué)生將零散的知識(shí)串聯(lián)起來，從而便于學(xué)生記憶和應(yīng)用.

1.3 激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的喜愛

抽象思維能力的培養(yǎng)還能激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的興趣，從根本上轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度.具體而言，學(xué)生具備良好的抽象思維能力，自然可以在有限的課堂時(shí)間內(nèi)獲取更豐富的知識(shí)，以便構(gòu)建完善知識(shí)體系.另外，學(xué)生具有抽象思維可以在物理學(xué)習(xí)中發(fā)散思維，將理論知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系，打破教育與生活中之間的壁壘，推動(dòng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)學(xué)以致用[2].除此之外，教師教學(xué)中多是采用小組合作的方式培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維，這一過程中，學(xué)生可以通過討論提升團(tuán)結(jié)合作意識(shí).

2 高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的策略

2.1 培養(yǎng)學(xué)生概括能力，提升抽象分析水平

物理是一門抽象性較強(qiáng)的學(xué)科，也是很多學(xué)生都為之頭痛的科目，而對(duì)于高中生而言，無法取得理想物理成績的原因之一是沒有形成完善的抽象思維概念，對(duì)各知識(shí)點(diǎn)之間的密切聯(lián)系理解不夠透徹，導(dǎo)致在解決問題時(shí)知識(shí)運(yùn)用不靈活、銜接不自然.而在培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力時(shí)，教師可以將抽象與概括相統(tǒng)一，著重引導(dǎo)學(xué)生思維發(fā)散，分析和概括中提高思維水平[3].

例如 以人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)“氣體的等壓變化和等容變化”教學(xué)為例，教師應(yīng)圍繞教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生的概括能力，以提升學(xué)生的抽象分析水平.首先，教師在正式教學(xué)前，帶領(lǐng)學(xué)生回顧玻意耳定律，通過復(fù)習(xí)對(duì)壓強(qiáng)及體積之間的關(guān)系產(chǎn)生更深刻的認(rèn)知，為后續(xù)學(xué)習(xí)氣體等壓變化和等容變化奠定良好的基礎(chǔ).隨后，教師設(shè)計(jì)案例教學(xué)，引入生活中常見的現(xiàn)象，即準(zhǔn)備一個(gè)玻璃瓶，將玻璃瓶的瓶口涂上潤滑劑并用橡皮塞塞住，將其放入熱水中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)瓶塞被一股無形的力推出瓶口，飛了出去，同樣，將條件相同的玻璃瓶放入冷水中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)瓶塞難以拔出.教師設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生思考：這種現(xiàn)象說明了什么？學(xué)生結(jié)合所掌握的知識(shí)展開自主分析，并提出自己的觀點(diǎn)，如“玻璃瓶所處的環(huán)境溫度不同，當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，壓強(qiáng)增大，而氣體溫度降低時(shí)，氣壓減小”“壓強(qiáng)會(huì)隨著溫度的變化而變化”教師要結(jié)合學(xué)生的觀點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，順利引入“等容變化”的概念，讓學(xué)生明確當(dāng)氣體體積不變時(shí)，壓強(qiáng)會(huì)隨著溫度的變化而變化.最后，教師設(shè)計(jì)相關(guān)習(xí)題，讓學(xué)生在練習(xí)中以“實(shí)驗(yàn)”案例為支撐應(yīng)用知識(shí)，進(jìn)而形成完善的理論知識(shí)概念.基于此，教師借助生活中常見的“熱脹冷縮”現(xiàn)象闡述了壓強(qiáng)與溫度變化的理論知識(shí)，助力學(xué)生強(qiáng)化了自身的推理邏輯，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)中抽象思維體系的建立.

2.2 搭建科學(xué)抽象框架，增強(qiáng)學(xué)生歸納能力

高中物理中的知識(shí)涉獵較廣，包括理論知識(shí)、實(shí)際應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和物理規(guī)律等，要想實(shí)現(xiàn)抽象思維能力的培養(yǎng)，就要有意識(shí)引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建科學(xué)的抽象框架[4].簡而言之，教師應(yīng)抓住教學(xué)內(nèi)容的主線，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生推理，這樣有目地引導(dǎo)學(xué)生思考，幫助學(xué)生通過框架的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)思維的外延和拓展，以便在潛移默化中提高自身解決問題的能力.

例如 以人教版高中物理必修第二冊(cè)“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)為例，為了讓學(xué)生了解動(dòng)能和勢能之間的影響因素，調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究積極性，教師應(yīng)為學(xué)生搭建科學(xué)抽象的框架.首先，教師在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，以舊知為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合重力勢能、彈性勢能、動(dòng)能等，不同形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的，并提出問題“不同形式能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，物體重量是否會(huì)產(chǎn)生變化？”旨在引出教學(xué)主題，為后續(xù)教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ).隨后，教師在概念講解的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生操作“鋼球滾落實(shí)驗(yàn)”，并利用抽象、概括等多種形式對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展開分析，借助完整項(xiàng)目活動(dòng)來內(nèi)化知識(shí).具體步驟為：（1）將鋼球從不同斜面高度上滾下，觀察木塊被推動(dòng)的距離；（2）準(zhǔn)備質(zhì)量相同的兩個(gè)鋼球，分別從最高點(diǎn)和底部釋放，觀察鋼球的運(yùn)動(dòng)速度；（3）準(zhǔn)備質(zhì)量不同的兩個(gè)鋼球，將其從同一高度上滾下來，觀察木塊被推動(dòng)的距離.學(xué)生通過控制變量法完成以上實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)（1）證明不同鋼球從不同高度滾下來具有不同的動(dòng)能，實(shí)驗(yàn)（2）說明物體動(dòng)能與速度相關(guān)，實(shí)驗(yàn)（3）則說明質(zhì)量越大動(dòng)能越大.基于此，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過多種形式展開探究，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象利用抽象思維展開對(duì)比和推導(dǎo)，讓學(xué)生在思考與總結(jié)中掌握科學(xué)本質(zhì)與物理現(xiàn)象，從而在科學(xué)抽象框架的引導(dǎo)下提升自身歸納能力.

2.3 做好客觀因素分析，靈活掌握物理規(guī)律

物理學(xué)科是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和基本結(jié)構(gòu)的一門學(xué)科，而結(jié)合教材編排順序發(fā)現(xiàn)其中有的知識(shí)具有一定的規(guī)律，掌握物理規(guī)律是學(xué)生探究知識(shí)的基礎(chǔ)，也是學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)形成的必要途徑[5].對(duì)此，在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生基于客觀因素展開分析，通過講解元素與變量之間的因果關(guān)系，推動(dòng)學(xué)生抽象思維發(fā)展，對(duì)知識(shí)的理解由感性上升到理性，讓學(xué)生的核心素養(yǎng)在潛移默化中得到培養(yǎng).

例如 以人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)“功、熱和內(nèi)能的改變”教學(xué)為例，本單元教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生了解功與內(nèi)能之間的關(guān)系，并根據(jù)具體現(xiàn)象分析原因，教師應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力.首先，教師利用“焦耳實(shí)驗(yàn)”設(shè)計(jì)課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，以電子課件模擬實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)中的絕熱過程.而后，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，類比重力與電場力做功，對(duì)絕熱過程產(chǎn)生更深入的認(rèn)識(shí)和了解.隨后，在學(xué)生掌握這部分知識(shí)后，為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生討論所學(xué)過的內(nèi)能概念，并提出探究問題：內(nèi)能的變化與哪些因素相關(guān)？學(xué)生應(yīng)結(jié)合對(duì)知識(shí)的理解展開討論，總結(jié)和梳理大家的回答后，教師從宏觀和微觀兩個(gè)角度出發(fā)，突出內(nèi)能和做功之間的關(guān)系.由此，循序漸進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生掌握內(nèi)能定義的因果關(guān)系，進(jìn)而掌握其中的物理規(guī)律.基于此，教師以知識(shí)為本位，通過客觀存在的因果關(guān)系進(jìn)行授課，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中掌握知識(shí)之間的規(guī)律，進(jìn)而提升抽象思維能力.

2.4 引出深度思考問題，擴(kuò)大學(xué)生思維范疇

歸納理論、知識(shí)研究和邏輯推理等都是助力學(xué)生抽象思維發(fā)展的重要途徑，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力和探究能力有著積極作用.在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)積極引出深度思考問題，將練習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生在解決問題中擴(kuò)大思維范疇，進(jìn)而促進(jìn)抽象思維能力的提升.

例如 以人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)“光電效應(yīng)”教學(xué)為例，教師應(yīng)圍繞教學(xué)內(nèi)容設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生在深度思考中提高思維能力.首先，在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師應(yīng)利用教材“問題”模塊中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后蘊(yùn)含的原理，突出“光電效應(yīng)”這一基本概念.在導(dǎo)入環(huán)節(jié)結(jié)束后，教師利用多媒體向?qū)W生展示研究光電效應(yīng)的電路圖，讓學(xué)生先通過自主觀察從中獲取信息，再提出具有深度的問題，如若某金屬在綠光的照射下能發(fā)生光電效應(yīng)，那么，將綠光變?yōu)榧t光或者紫光，是否還會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)呢？在操作光電效應(yīng)時(shí)，貿(mào)然增加了入射光的頻率，可能會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象呢？學(xué)生需要積極調(diào)動(dòng)自身的抽象思維，聯(lián)系所學(xué)習(xí)過的知識(shí)，積極討論以上問題，進(jìn)一步深化光電效應(yīng)的概念，為后續(xù)光學(xué)學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ).

2.5 開展物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，訓(xùn)練學(xué)生抽象思維

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，高效且具有探究性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，能充分鍛煉學(xué)生的抽象思維，使其在實(shí)踐中歸納和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，探索物理知識(shí)之間的聯(lián)系，進(jìn)而掌握其中的規(guī)律.因此，教師應(yīng)充分利用物理實(shí)驗(yàn)來引導(dǎo)學(xué)生展開探究，向?qū)W生傳遞知識(shí)的同時(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與熱情，使學(xué)生的抽象思維能力得到顯著的培養(yǎng)，進(jìn)而構(gòu)建完善的知識(shí)體系.

例如 以人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)“實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測油酸分子的大小”的教學(xué)為例，為了讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的原理有清晰的認(rèn)知，教師應(yīng)積極開展物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，以訓(xùn)練學(xué)生的抽象思維能力.首先，教師利用課件展示演示實(shí)驗(yàn)，直觀呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作步驟和現(xiàn)象，讓學(xué)生觀察油膜層的形成過程.這一過程中，學(xué)生可以對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形成初步感性的認(rèn)識(shí).而后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行抽象想象，利用綠豆模型來模擬放大的油酸分子模型，讓學(xué)生由宏觀視角轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒂^視角，通過實(shí)際例子體會(huì)微小量的測量設(shè)計(jì)思路，有助于學(xué)生逆向思維的形成.最后，學(xué)生能在教師的引導(dǎo)下，明確“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)的思路，如教師向?qū)W生展示油酸分子結(jié)構(gòu)“C17H33－COOH”，其中－COOH具有親水性，而C17H33則具有憎水性，因此，將油酸滴入水中，－COOH部分會(huì)溶于水中，而C17H33部分則冒出水面，形成一個(gè)單分子油膜層.最后，結(jié)合實(shí)驗(yàn)思路，教師引導(dǎo)學(xué)生估算油酸分子直徑，認(rèn)識(shí)到油酸分子直徑與其在水面上攤開的面積S及純油酸體積V之間的關(guān)系，即d=V/S.基于此，教師再組織學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生先探究再操作，充分調(diào)動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究熱情，促進(jìn)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深入的理解，促進(jìn)自身抽象思維發(fā)展.

3 結(jié)語

總的來說，高中物理課堂是培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的重要途徑，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)充分結(jié)合物理學(xué)科的特點(diǎn)及學(xué)生認(rèn)知需求，對(duì)教學(xué)策略進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以便創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的參與和實(shí)踐熱情.同時(shí)，抽象思維能力作為物理教學(xué)中的主要目標(biāo)，能讓學(xué)生在教師科學(xué)的引領(lǐng)下，逐漸形成完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成完善的核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

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[5]高小力.關(guān)于高中物理教學(xué)特點(diǎn)的解讀與抽象思維能力的培養(yǎng)探討[J].高考，2021（02）：50-51.