淺談高中物理教學(xué)過程中如何提升學(xué)生抽象思維能力

摘要：由于物理學(xué)科本身具有復(fù)雜的公式、廣泛的知識面，以及抽象的概念和理論等特點，使得學(xué)生的思維能力在學(xué)習(xí)過程中面臨嚴(yán)峻的考驗。教師在開展物理教學(xué)中，尤其是高三階段不僅要進行新課的教學(xué)，還要指導(dǎo)學(xué)生進行有效的復(fù)習(xí)，這就需要教師制定合理的教學(xué)策略，幫助學(xué)生在整個高三物理學(xué)習(xí)中不斷提升抽象思維能力，養(yǎng)成良好的物理學(xué)習(xí)和解題的習(xí)慣。文章主要從知識點教學(xué)、習(xí)題教學(xué)及物理實驗課程教學(xué)三個方面闡述了如何提升學(xué)生抽象思維能力。

關(guān)鍵詞：高中物理;抽象思維能力;習(xí)題教學(xué);實驗教學(xué)

一、 在知識點教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力

物理知識教學(xué)中，很多的知識點之間有一定的科學(xué)辯證關(guān)系。在教學(xué)中，教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生明確知識點之間的科學(xué)辯證關(guān)系。所有事物均具有對立統(tǒng)一性的特點，如自然界中的萬物、社會、思想領(lǐng)域等方面。物理學(xué)同樣具有這一特點，物理學(xué)科所研究的對象均存在對立統(tǒng)一的關(guān)系。因此，在教學(xué)實踐中教師應(yīng)當(dāng)積極引導(dǎo)學(xué)生從中既要發(fā)現(xiàn)正確的且主要的一面，又要發(fā)現(xiàn)否定且次要的一面。這樣能防止學(xué)生的思維過于機械化、直觀化，促進其能深入研究和挖掘物理內(nèi)涵，在學(xué)習(xí)探究過程中養(yǎng)成全面聯(lián)系和靈活運用觀點研究問題的習(xí)慣，以培養(yǎng)學(xué)生綜合分析物理抽象概念的能力，以便更深入透徹地認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)。如在講解“光的波粒二象性”時，首先教師要引導(dǎo)學(xué)生回顧之前已經(jīng)學(xué)習(xí)的“光的本性認(rèn)識”這一知識點。對于光的本性認(rèn)知，學(xué)生知道17世紀(jì)對光的本性認(rèn)知過程形成了兩種對立學(xué)說：光的波動說及微粒說。隨后在20世紀(jì)初，愛因斯坦提出光的量子說，康普頓證明了光的粒子性，讓人們逐步對光的本性進行了全面認(rèn)知。在這一基礎(chǔ)上，學(xué)生再學(xué)習(xí)光的波粒二象性就容易得多，所以該課程的教學(xué)指導(dǎo)思路可以設(shè)計為：從光的波動說導(dǎo)入，到光的微粒說、光的量子說、光的粒子說，最后到光的波粒二象性。教師在物理教學(xué)實踐中，要為學(xué)生對此種物理知識點之間的科學(xué)辯證關(guān)系進行闡釋，以促進學(xué)生抽象思維向深度和廣度發(fā)展，通過引導(dǎo)學(xué)生明確事物之間的科學(xué)辯證關(guān)系，對提高學(xué)生的抽象思維能力具有重要的指引作用。

二、 在習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力

物理知識源自生活，生活離不開物理知識。學(xué)生的日常生活中會看到很多物理現(xiàn)象、過程，這些均可以通過物理規(guī)律進行解釋，這就需要學(xué)生掌握物理分析問題、解決問題的能力，從而讓學(xué)生將物理與生活建立有效聯(lián)系，更好地促進物理知識融入學(xué)生生活實踐中，以此鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維。高三物理學(xué)習(xí)過程中需要進行大量的習(xí)題練習(xí)，這些習(xí)題是將物理知識進行了綜合性的應(yīng)用，且往往與現(xiàn)實中的生產(chǎn)、生活和工作有重要聯(lián)系，通過解決這些綜合性習(xí)題使學(xué)生的物理思維和抽象思維得到很好的鍛煉。而學(xué)生需要在理解題目的概念、信息和條件基礎(chǔ)上，才能正確解題。

首先通過指導(dǎo)學(xué)生進行審題分析，培養(yǎng)其抽象思維能力。審題分析是要讓習(xí)題變得豐富起來，這樣幫助學(xué)生在腦海中構(gòu)建物理現(xiàn)象、過程的影像，再把物理現(xiàn)象和過程抽象為相關(guān)的物理因素，從而構(gòu)建物理模型，分析習(xí)題的已知量和未知量的物理關(guān)系，進而為解題提供重要的條件保障。其次引導(dǎo)學(xué)生通過審題理解題意、相關(guān)的概念和給定條件，再運用聯(lián)想分析能力，把一些復(fù)雜題目轉(zhuǎn)化為一般題目。以習(xí)題為例。

（全國高考物理試題）慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計，加速度計的構(gòu)造原理的示意圖如圖1所示。沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連;兩彈簧的另一端與固定端相連，滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度，滑塊上有指針，可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo)。設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運動，指針向左偏離0滑桿滑塊點的距離為x，則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度（）

A. 方向向左，大小為k/xm

B. 方向向左，大小為2k/xm

C. 方向向右，大小為k/xm

D. 方向向右，大小為2k/xm

通過審題讓學(xué)生思考：若以導(dǎo)彈為研究對象，分析彈簧受力情況為圖2，則其合力為F=ma=2k/x，a=2k/xm，所求的加速度方向與合外力的方向一致，故選D。

其次在解題過程中培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。在物理習(xí)題中很多題目可能有多種解法，如動力學(xué)綜合問題中可以運用運動學(xué)、牛頓定律、功能關(guān)系等進行求解，采用的方法可以是公式法或圖像法等。如題：“木塊受水平力F的作用，在水平面上從靜止開始進行運動，前進s后撤去F，木塊又沿原方向前進3s停止，則摩擦力f為多大？”在解決這一問題時，讓學(xué)生運用抽象思維采用兩種方法解題：

解法1：先對物體受力進行分析，在腦海中抽象出圖像（圖3），左圖木塊在運動過程中可得到：F-f=ma1、FN=mg、f=U·FN。而右圖木塊運動過程中得到：f=ma2、FN=mg、f=U·FN、a1t1=a2t2、x=1/2a1t21、3x=1/2a2t21，最終綜合上述所有內(nèi)容得到f=F/4。

解法2：通過對物體受力分析，整個過程使用動能定理從而得到W=WF+Wf=0-0，F(xiàn)X-f（x+3x）=0，所以最終得到了f=F/4的結(jié)果。這樣學(xué)生通過對不同解題方式的思考有效鍛煉了抽象思維能力。

如題目：在水平傳送帶的A端靜止?fàn)顟B(tài)下放置一木塊，其被傳送帶帶動運動至B端，已知傳送帶運動的整個過程保持恒定速度v=5m/s，物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)為μ=0.5，該傳送帶長為7.5米，求：木塊從A運動至B需要的時間？（取g=10m/s2）。

在解題時，學(xué)生首先抽象分析木塊剛放在傳送帶到木塊達到傳送帶速度前的受力，得到f=μFN=μmg=ma、a=μg=5m/s2、t1=v/a=5/5=1s、x1=v/2·t1=5/2×1m=2.5m。而當(dāng)木塊達到傳送帶的速度以后方能實現(xiàn)勻速的移動直至到達B，此時x2=l-x1=5m、t2=x2/a=5/5=1s，因此得到木塊從A至B所需時間為：t=t1+t2=2s。

基于此題目對其進行變式的抽象分析：

變式1：若木塊以對地速度變v0=5m/s滑向傳送帶，那么木塊相對傳送帶并未運動，木塊與傳送帶也未有摩擦力，因此木塊做勻速運動，則其運動時間為：t=l/v0=7.5/5s=1.5s。

變式2：若木塊以v0=3m/s速度滑向傳送帶，因v0<v，木塊先勻加速運動后變?yōu)閯蛩龠\動，則木塊勻加速運動時間為t1=（v-v0）/a=0.4s，其在做勻加速運動的位移則是：x1=v0t+1/2at21=1.6m，而木塊做勻速運動的時間t2=l-x1v=1.18s，最終求得木塊從A至B的時間為t=t1+t2=0.4+1.18=1.58s。

通過對變式的分析，不僅幫助學(xué)生更好地認(rèn)識和解決傳送帶類的相關(guān)問題，且通過教師在日常教學(xué)中重視對習(xí)題教學(xué)的研究與綜合運用，促進學(xué)生將物理問題進行拓展延伸，同時為學(xué)生不斷進行抽象思維鍛煉創(chuàng)造機會，更好地促進學(xué)生抽象思維能力的運用和發(fā)揮。

三、 在物理實驗課程中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維

第一，要指導(dǎo)學(xué)生通過觀察實驗過程，把具體的實驗現(xiàn)象逐步理解為抽象的物理原理。一般常見的觀察類型有參與觀察與非參與觀察、結(jié)構(gòu)式觀察與無結(jié)構(gòu)式觀察、間接觀察與直接觀察。而在物理學(xué)科中的實驗就屬于其中的參與觀察、直接觀察和結(jié)構(gòu)式觀察。在這個過程中需要學(xué)生的思維能夠?qū)ν活愂挛锏奶匦耘c事物之間的規(guī)律性產(chǎn)生一定的反應(yīng)，從而形成一種思想的高級認(rèn)知。觀察物理實驗過程，體現(xiàn)的是學(xué)生思維和智力的綜合活動。因此，通過觀察實驗不僅能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，且在實驗觀察中使學(xué)生能夠明確實驗?zāi)康模憻挸橄笏季S。最終還要將觀察的結(jié)果落實到總結(jié)上，總結(jié)的方式也各有不同，如口頭總結(jié)、書面總結(jié)、文字與圖表結(jié)合總結(jié)等?？偨Y(jié)過程也能夠有效鍛煉學(xué)生的口頭表述、思維邏輯能力。如在解決力的平行四邊形定則問題時，將一彈簧測力計A固定懸掛點P，并用細繩在其下端掛上有一定重量的工件M，使用彈簧測力計B將其一端與懸掛M的線系于點O，用手拉彈簧測力計B的另一端，讓點O靜止在某一位置，隨即對兩個彈簧測力計、豎直木板上O點位置、拉線方向進行記錄。請選出以下非必要的實驗要求（）

A. 木板平面與拉線方向應(yīng)平行

B. 調(diào)整拉力重新進行實驗，每次實驗都要確保O點處于同一位置

C. 在使用彈簧測力計前應(yīng)對其進行校零

D. 要測量工件M所受的重力

在解決這一問題時，教師要引導(dǎo)學(xué)生必須牢記合力與兩個分力的大小及方向與結(jié)點O的位置是沒有關(guān)系的，因此B為錯誤答案。工件M的重力即為合力，因此D正確。使用彈簧測力計前必須要調(diào)整為0才能確保測量的準(zhǔn)確性，故C正確。木板必須與拉線保持平行才能確保力作用在木板平面內(nèi)。故A正確。

第二，鼓勵學(xué)生改進實驗，在實驗創(chuàng)新中進一步完善抽象思維。實際上，在實驗教學(xué)中需要教師為學(xué)生多講解一些思維方法，創(chuàng)設(shè)高效的實驗場景更有助于學(xué)生積極參與和思考，促進抽象思維的發(fā)揮，以起到事半功倍的效果。對實驗的改進可以通過比較研究法、列舉實驗缺點和實驗需求點來改進實驗。如列舉實驗缺點可以讓學(xué)生通過對實驗進行分析從而挖掘?qū)嶒炄毕?，將其一一列舉出來，進而為提出實驗改進方案，或創(chuàng)設(shè)實驗提供有效參考。

四、 結(jié)語

綜上所述，高中物理教學(xué)不僅本身的實踐性比較強，且理論知識的抽象性也比較強。為了讓學(xué)生更好地理解和學(xué)習(xí)物理的抽象性知識，就需要教師在教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生的物理抽象思維能力。通過引導(dǎo)學(xué)生在新舊知識點之間明確科學(xué)的辯證關(guān)系，在解決物理習(xí)題中通過審題和解題過程及物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，不僅有效提升了課堂教學(xué)效率，而且?guī)椭鷮W(xué)生在學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)過程中不斷實現(xiàn)抽象思維的提升，對緩解學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力、促進其更好地理解和深入探究物理知識具有積極的作用和意義。當(dāng)然，在具體的實踐中還需要教師不斷地總結(jié)經(jīng)驗，優(yōu)化教學(xué)方法，為進一步完善和優(yōu)化學(xué)生的抽象思維能力不斷做出努力。

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作者簡介：

孫濤，福建省南平市，福建省光澤縣第二中學(xué)。