高中物理思維培養(yǎng)的基本形式和主要方法

張永祿

摘 要： 物理學(xué)作為研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最一般的規(guī)律、物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)及物質(zhì)間的相互作用的一門(mén)學(xué)科，它的研究對(duì)象具有客觀性，而學(xué)生要更好地認(rèn)識(shí)這種自然界物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)、相互作用等的本質(zhì)規(guī)律和特征，就必須在頭腦中形成對(duì)整個(gè)物理世界本質(zhì)的、完整的、深刻的反映，就要對(duì)觀察過(guò)的物理現(xiàn)象、物理事實(shí)、物理過(guò)程等在大腦中形成清晰的物理圖景，并反復(fù)加工、合理改造、去粗取精，從感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞： 思維形式 直覺(jué)思維 形象思維

高中物理教學(xué)不能只停留在把知識(shí)傳授給學(xué)生，而要在傳授知識(shí)的同時(shí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)、自主研究的方法，并在課堂教學(xué)中積極培養(yǎng)學(xué)生的多種物理思維能力。

一、物理思維的基本形式

1.物理抽象思維。凡是以物理概念為思維材料，以物理判斷和物理推理的形式反映客觀物理事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，達(dá)到對(duì)物理事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)過(guò)程叫做物理抽象思維。物理抽象思維是物理思維的一種重要形式，許多物理問(wèn)題的提出、物理概念的產(chǎn)生、物理規(guī)律的建立、物理理論的形成等都是物理抽象思維的結(jié)果。

2.物理形象思維。物理形象思維就是以物理表象為思維材料而進(jìn)行的思維。物理表象是物理形象在人腦中的間接的和概括的反映，這些形象包括事物的物理宏觀形象、微觀形象、時(shí)空形象、局部形象、整體形象、靜態(tài)形象、動(dòng)態(tài)形象等。

3.物理直覺(jué)思維。所謂物理直覺(jué)思維就是以物理概念和物理表象結(jié)合而成的、具有整體功能的知識(shí)組塊為思維材料而進(jìn)行的思維，是指人腦不借助于邏輯推理而綜合應(yīng)用已有知識(shí)、表象和經(jīng)驗(yàn)知覺(jué)，以高度省略、簡(jiǎn)化、濃縮的方式洞察事物的物理實(shí)質(zhì)，并迅速作出猜測(cè)、設(shè)想或突然領(lǐng)悟的思維。

二、高中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

1.不傷好奇心，培養(yǎng)思維的積極性。好奇心是創(chuàng)新型人才的一種重要品格。學(xué)生的好奇心都比較強(qiáng)，遇到新知識(shí)、新事物、新問(wèn)題總要問(wèn)個(gè)明白，為了讓學(xué)生的這種需要得到滿(mǎn)足，教師要經(jīng)常性地、有意識(shí)地把自己置身于與學(xué)生共同探求新知的群體活動(dòng)中，打破“師道尊嚴(yán)”的桎梏，讓學(xué)生在平等、自然、祥和的氛圍中思考、活動(dòng)，提出自己的不同見(jiàn)解。以保護(hù)他們對(duì)身邊事物尋根問(wèn)底的好奇心，促使學(xué)生積極思維。當(dāng)學(xué)生某方面知識(shí)積累到一定的程度，對(duì)這一領(lǐng)域就會(huì)產(chǎn)生新的好奇心，自然會(huì)產(chǎn)生繼續(xù)研究的欲望。

2.優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維。首先，在課堂教學(xué)中可以按照提出問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題的邏輯主線(xiàn)展開(kāi)教學(xué)內(nèi)容，做到提出問(wèn)題以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和吸引學(xué)生的注意力，分析問(wèn)題以啟發(fā)學(xué)生積極思考，正確推理以培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性和嚴(yán)密性，得出簡(jiǎn)練結(jié)論以鍛煉學(xué)生抽象和概括的能力，并便于牢固記憶。如：在“感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”的教學(xué)中我做了如下設(shè)置：提出問(wèn)題：奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么磁場(chǎng)能否產(chǎn)生電流？

實(shí)驗(yàn)探究：

①磁鐵靜止于螺線(xiàn)管內(nèi)部時(shí)沒(méi)有電流

②磁鐵插入和拔出螺線(xiàn)管時(shí)有電流

③導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)有電流

現(xiàn)象分析：

（1）上述能產(chǎn)生電流的②和③實(shí)驗(yàn)均發(fā)生了磁通量的變化，而不能產(chǎn)生電流的①實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有引起磁通量的變化；

（2）根據(jù)電路的知識(shí)，若上述實(shí)驗(yàn)中的螺線(xiàn)管和導(dǎo)體沒(méi)有連接成一個(gè)閉合回路，那么它們也不可能產(chǎn)生電流。

得出結(jié)論：（1）磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電流；（2）產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：①磁通量變化，②閉合電路。

其次，在物理教學(xué)中，通過(guò)深入揭示物理事實(shí)、物理概念及物理規(guī)律中的因果關(guān)系，達(dá)到幫助學(xué)生牢固掌握物理概念和物理規(guī)律，靈活運(yùn)用它們解決實(shí)際問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生抽象思維能力的培養(yǎng)。在物理教學(xué)中加強(qiáng)因果關(guān)系的分析可從以下兩個(gè)方面入手。

（1）在理解物理概念和物理規(guī)律時(shí)，要分清因果關(guān)系，注意對(duì)應(yīng)關(guān)系。如，在楞次定律中，有兩對(duì)因果關(guān)系：①原磁場(chǎng)磁通量的變化使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。②回路中的感應(yīng)電流產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)。這兩對(duì)關(guān)系中產(chǎn)生的感應(yīng)電流既是原磁場(chǎng)磁通量變化的果，又是產(chǎn)生感應(yīng)電流磁場(chǎng)的因。學(xué)生只要分清這一因果關(guān)系，就比較容易抽象出楞次定律的內(nèi)容。

（2）在解題中，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用分析與綜合、抽象與概括、比較與分類(lèi)等抽象思維的方法來(lái)建立已知量和未知量的關(guān)系。尋找已知量和未知量之間的關(guān)系，有兩條邏輯思路：一是從未知量開(kāi)始，逐步過(guò)渡到已知量。具體地說(shuō)，就是在認(rèn)真審題、分析題意的基礎(chǔ)上，首先找出直接回答題目里的問(wèn)話(huà)的物理規(guī)律及原始公式。然后找出原始公式中各個(gè)量的物理規(guī)律，直到待求量全部用已知量表示為止。二是從已知量開(kāi)始，逐步過(guò)渡到未知量。具體地說(shuō)，就是把習(xí)題逐個(gè)分成幾個(gè)簡(jiǎn)單的物理過(guò)程或情景考慮，把各個(gè)過(guò)程中的函數(shù)關(guān)系全部找到，然后再綜合起來(lái)考慮。如：研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)單的，我們可把它分為幾何與勻速圓周運(yùn)動(dòng)兩個(gè)情景；復(fù)雜的，我們還可以針對(duì)帶電粒子的速度再加上加速電場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)的情景。

3.構(gòu)建正確的物理形象，培養(yǎng)學(xué)生的形象思維。形成正確的物理形象是進(jìn)行物理形象思維的基礎(chǔ)，只有形成正確的物理形象，才能使視覺(jué)參與思維，才能畫(huà)出有助于解決問(wèn)題的示意圖，才能排除次要因素的干擾，抓住問(wèn)題的本質(zhì)。

構(gòu)建正確的物理形象可以從以下兩個(gè)方面實(shí)施。

（1）充分發(fā)揮電化教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。在物理教學(xué)中要恰當(dāng)采用實(shí)驗(yàn)、掛圖、模型等手段，使課堂教學(xué)形象生動(dòng)，利用錄像、投影、計(jì)算機(jī)，讓學(xué)生生活在形象的物理世界里，通過(guò)動(dòng)態(tài)的畫(huà)面將一些看不見(jiàn)、摸不著的微觀世界、物理圖景、物理形象、抽象概念形象化，將課堂教學(xué)中不便演示的現(xiàn)象和內(nèi)容以立體的信息輸入學(xué)生大腦。

（2）充分挖掘?qū)W生已有的經(jīng)驗(yàn)和表象。物理是一門(mén)與生活聯(lián)系非常緊密的自然科學(xué)，學(xué)生在長(zhǎng)期的生活實(shí)踐中已經(jīng)積累了一些物理經(jīng)驗(yàn)、表象。因此，我們?cè)诮虒W(xué)中要運(yùn)用準(zhǔn)確的、形象的、生動(dòng)的語(yǔ)言描述學(xué)生已感知過(guò)的生活圖景，并將生活圖景更換成物理圖景，將物理形象根植于學(xué)生大腦中，從而提高學(xué)生的形象思維能力。如在圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的教學(xué)中，我首先引導(dǎo)學(xué)生分析小時(shí)候玩繩子擲小石頭做圓周運(yùn)動(dòng)的游戲：當(dāng)繩子繃緊時(shí)，小石頭作圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)繩子松弛時(shí)，小石頭停止圓周運(yùn)動(dòng)。然后根據(jù)學(xué)生被喚起的已有的經(jīng)驗(yàn)和表象，把“做圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要向心力”的新的物理圖景水到渠成地植入學(xué)生頭腦中。

總之，在物理教學(xué)中只有積極滲透思維能力的培養(yǎng)，才能真正意義上提高學(xué)生素質(zhì)，而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力不是一朝一夕就可以取得顯著成效的，它是一個(gè)系統(tǒng)過(guò)程，在教學(xué)中必須循序漸進(jìn)，長(zhǎng)期堅(jiān)持，需要教師在教學(xué)中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷取長(zhǎng)補(bǔ)短，只有這樣才能取得預(yù)期的成果。