摘要:隨著新課程改革的推進(jìn),提高學(xué)生的物理綜合能力已經(jīng)成為高中物理課堂最重要的教學(xué)目標(biāo)之一。高中階段的物理題目靈活多變,指導(dǎo)學(xué)生展開科學(xué)推理,是提高學(xué)生解題效率的有效手段。教師在日常教學(xué)過程中,可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展從整體到局部、從特殊到一般的推理邏輯,指導(dǎo)學(xué)生展開科學(xué)推理,引導(dǎo)學(xué)生尋找共同關(guān)系、形成模型思維、變換方向思路、實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移、在實(shí)踐中獲取經(jīng)驗(yàn),最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理解題效率的綜合提升。
關(guān)鍵詞:物理;科學(xué)推理;思維;解題效率
中圖分類號(hào):G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-8918(2022)19-0115-04
高中階段的物理知識(shí)體系復(fù)雜,并且具有很強(qiáng)的邏輯性和靈活性,讓學(xué)生覺得難以理解,從而使學(xué)生漸漸失去學(xué)習(xí)物理這門學(xué)科的興趣。造成這一現(xiàn)象的主要原因是學(xué)生的推理能力不強(qiáng),無法實(shí)現(xiàn)對(duì)物理知識(shí)的綜合統(tǒng)籌與應(yīng)用?;诖?,靈活運(yùn)用解題方法,指導(dǎo)學(xué)生展開科學(xué)推理,是提高學(xué)生解題效率的有效手段,更是發(fā)展學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力的重中之重。因此,教師在日常課堂的教學(xué)中,應(yīng)重視對(duì)學(xué)生科學(xué)推理能力的指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)整體到局部、特殊到一般、等價(jià)轉(zhuǎn)化、對(duì)比分析與強(qiáng)化實(shí)踐的思維轉(zhuǎn)變,尋找題目與知識(shí)點(diǎn)之間的有效聯(lián)系,綜合提升學(xué)生的物理解題效率。
一、 在高中物理科目培養(yǎng)邏輯思維的作用及方式
高中階段的物理學(xué)科,學(xué)生應(yīng)具有一定的邏輯思維能力,這對(duì)學(xué)好物理這門學(xué)科至關(guān)重要,因此教師在教學(xué)的過程中應(yīng)注重對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力可以提高高中階段學(xué)生審閱題目的能力和梳理知識(shí)點(diǎn)的能力,將所學(xué)的知識(shí)整理成知識(shí)網(wǎng)絡(luò),對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行鞏固,使復(fù)習(xí)變得輕松和簡(jiǎn)單,提高學(xué)生對(duì)未知的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行開發(fā)和探索的積極性。通過培養(yǎng)高中生的邏輯思維能力,促使學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。具體的邏輯思維培養(yǎng)要注重如下幾點(diǎn),僅代表個(gè)人觀點(diǎn)供廣大教師同仁進(jìn)行參考。
(一)邏輯思維在物理學(xué)科中的重要性
高中生的邏輯思維能力要從學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)著手,這樣有利于降低學(xué)習(xí)難度,減少高中生對(duì)物理學(xué)科厭學(xué)的抵觸心理,然后教師再?gòu)恼n本中的理論和公式的教學(xué)中開展邏輯思維能力的培養(yǎng),因?yàn)槲锢碚n本中的知識(shí)都是經(jīng)過歷史的驗(yàn)證,一步步實(shí)踐總結(jié)出來的。例如愛因斯坦質(zhì)能方程、牛頓三大定律等都是由著名的物理學(xué)家總結(jié)出來的,并經(jīng)過了反復(fù)的論證。這些概念和公式是學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ),是學(xué)習(xí)物理的敲門磚,為學(xué)生學(xué)習(xí)更深?yuàn)W的物理知識(shí)提供了很多幫助。當(dāng)學(xué)生更深入地學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí),學(xué)生能夠根據(jù)已經(jīng)掌握的知識(shí)對(duì)新知識(shí)進(jìn)行自主學(xué)習(xí),這樣也有利于更好地培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。
(二)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力
高中階段的物理學(xué)科,普遍被認(rèn)為是難度較高的學(xué)科之一,學(xué)生對(duì)各種公式不熟悉,因此,教師在進(jìn)行教學(xué)的過程中,應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,帶領(lǐng)學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理,通過正確的引導(dǎo),讓學(xué)生理清各個(gè)公式的用途。老師在進(jìn)行教學(xué)和講解中,更要關(guān)注學(xué)生對(duì)公式的運(yùn)用和掌握,因?yàn)檫@些公式是物理學(xué)習(xí)的基本,只有掌握了基礎(chǔ)公式,學(xué)生才能潛入深?yuàn)W的物理知識(shí)海洋當(dāng)中,公式是學(xué)習(xí)物理知識(shí)的橋梁,其能將復(fù)雜的物理知識(shí)簡(jiǎn)單化。
(三)注重學(xué)生的自我反思和自我總結(jié)
物理學(xué)科的知識(shí)量非常大,如果教師讓學(xué)生死記硬背和“題海戰(zhàn)術(shù)”進(jìn)行學(xué)習(xí),往往達(dá)不到理想的教學(xué)效果,甚至導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理這門學(xué)科產(chǎn)生厭惡感。因此,在教學(xué)的過程中,老師要根據(jù)自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)給學(xué)生提供幫助,帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)已學(xué)的大量知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和反思,對(duì)學(xué)習(xí)過程中的薄弱環(huán)節(jié)及時(shí)進(jìn)行鞏固,讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更具有針對(duì)性,這樣學(xué)生才能更加積極主動(dòng)地投入學(xué)習(xí)中,提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,并將所學(xué)知識(shí)靈活地應(yīng)用在解題中。例如,在高中物理課堂中,老師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行分析,學(xué)生在完成課堂作業(yè)和習(xí)題以后,教師可以帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)課堂中的不足和習(xí)題中的錯(cuò)誤題型,整理成學(xué)習(xí)筆記,學(xué)生需要在課余時(shí)間再次進(jìn)行溫習(xí),這樣不僅豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),還能提高學(xué)生解題的效率和準(zhǔn)確率。
二、 當(dāng)前高中生的物理學(xué)習(xí)狀況
(一)缺乏自主學(xué)習(xí)能力
目前的高中生,大都是通過記錄大量的物理筆記來學(xué)習(xí)物理知識(shí),這種方法僅對(duì)一部分學(xué)生有效,只通過記錄筆記學(xué)習(xí)往往達(dá)不到理想的學(xué)習(xí)效果。沒有良好的學(xué)習(xí)方法,學(xué)習(xí)的效率自然也不會(huì)很高,導(dǎo)致一些學(xué)生認(rèn)為物理是一門非常難的學(xué)科,降低了學(xué)生學(xué)習(xí)物理這門學(xué)科的積極性和主動(dòng)性。在課堂中,對(duì)老師的提問,發(fā)言的學(xué)生十分少,積極性不高,很少有學(xué)生會(huì)主動(dòng)舉手回答。這種被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式,使學(xué)生失去了自主學(xué)習(xí)的狀態(tài)和意識(shí)。如果長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展下去,在學(xué)生的潛意識(shí)里就會(huì)默認(rèn)物理知識(shí)十分困難,“我學(xué)不會(huì)”,自己打擊自己的自信心,更不要談?wù)业綄W(xué)習(xí)物理這門學(xué)科的樂趣了,老師再進(jìn)行教學(xué)就更加困難。
(二)對(duì)已學(xué)的知識(shí)不能夠靈活運(yùn)用和開發(fā)
在高中階段存在一種比較特殊的情況,就是有一部分學(xué)生通過大量的課堂筆記和反復(fù)的練習(xí),將書本的知識(shí)點(diǎn)牢牢記住,但是在實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻不會(huì)運(yùn)用所掌握的知識(shí),這就是只學(xué)習(xí)到知識(shí)點(diǎn)的表面意義,并沒有參透知識(shí)點(diǎn)的真諦。還有一部分學(xué)生認(rèn)為物理這門學(xué)科在日常生活中或未來發(fā)展中用處不大,就會(huì)放棄物理這門學(xué)科。久而久之,學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力消失,學(xué)習(xí)效率也隨之下降。發(fā)生上述這些問題的原因就在于學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的運(yùn)用欠佳,不能體會(huì)到物理知識(shí)在日常生活中所帶來的方便和幫助,老師可以舉例告訴學(xué)生,其實(shí)在日常生活中存在很多物理現(xiàn)象和物理知識(shí),最簡(jiǎn)單的電燈發(fā)光到列車的行駛都離不開物理,我們的生活需要物理。
(三)物理學(xué)習(xí)興趣不高,深入鉆研力度不夠
高中階段的物理知識(shí)相較于初中又上升了一個(gè)層次,而且對(duì)學(xué)生邏輯思維、計(jì)算能力和分析推理能力要求都比較高,所以對(duì)大多數(shù)的高中生而言,物理學(xué)習(xí)會(huì)比較困難。這在一定程度上抑制了他們物理學(xué)習(xí)的積極性。我們都知道,興趣是最好的老師,如果學(xué)生缺乏對(duì)這門學(xué)科的學(xué)習(xí)熱情,那么就很難將更多的時(shí)間和精力投入本學(xué)科的學(xué)習(xí)中,這也是導(dǎo)致物理學(xué)科成績(jī)不理想的主要原因之一。而物理作為高中的一門重要學(xué)科,教師應(yīng)運(yùn)用合理教學(xué)手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,才能讓學(xué)生更加牢固地掌握物理知識(shí)。
三、 指導(dǎo)科學(xué)推理,提升物理解題效率
(一)整體局部,尋找共同關(guān)系
在高中物理的教學(xué)過程中,學(xué)生經(jīng)常難以辨別對(duì)“整體”與“局部”的分析,由幾個(gè)相互聯(lián)系的物體構(gòu)成的研究對(duì)象便可稱之為整體,而其中的每個(gè)物體或者某幾個(gè)物體構(gòu)成的組合便為局部,當(dāng)局部的物體共同運(yùn)動(dòng)變化時(shí),則整體與局部的運(yùn)動(dòng)變化可以綜合進(jìn)行分析,通過找尋共同關(guān)系化簡(jiǎn)題目的抽象信息。
例如,在“摩擦力”一節(jié)的教學(xué)過程中,經(jīng)常會(huì)遇到物體疊加之后被推動(dòng)的問題。在光滑的水平面上放置了長(zhǎng)方體A、B、C,其中A、B完全相同,互不接觸地平放在長(zhǎng)方體C上,已知mA=mB=1kg,mC=2kg,三個(gè)長(zhǎng)方體在水平向右(作用在C上)的恒作用力下一起向右運(yùn)動(dòng),若F=8N,在整體向右運(yùn)動(dòng)的過程中長(zhǎng)方體A受到的摩擦力多大?這道題便是典型的整體與局部問題,學(xué)生看到這道題,習(xí)慣性地直接去分析長(zhǎng)方體A,結(jié)果往往是一團(tuán)亂麻,找不到fA與推力F之間的聯(lián)系。但當(dāng)我們換一個(gè)角度啟發(fā)學(xué)生,讓學(xué)生將A、B、C三個(gè)長(zhǎng)方體看成一個(gè)整體進(jìn)行分析時(shí),學(xué)生很快便發(fā)現(xiàn),A、B、C三個(gè)長(zhǎng)方體有個(gè)共同關(guān)系,它們的加速度都為a=FmA+mB+mB=2m/s2。此時(shí),再將學(xué)生的思路從整體帶回長(zhǎng)方體A的局部中來,通過分析,很快發(fā)現(xiàn)A相當(dāng)于只在C給A的摩擦力作用下向右運(yùn)動(dòng),那么通過利用加速度a=2m/s2這一已知條件,長(zhǎng)方體C對(duì)A的摩擦力便迎刃而解了,即fA=mAa=2N。
在力學(xué)問題中,先整體后局部的科學(xué)分析推理方法對(duì)化解題目難度有著奇效。教師通過指導(dǎo)學(xué)生展開科學(xué)推理,引導(dǎo)學(xué)生尋找整體與局部之間的共同關(guān)系,從而幫助學(xué)生梳理解題思路,提升解題效率。
(二)特殊一般,形成模型思維
高中階段的物理題目通常含有復(fù)雜的等量關(guān)系,而這些復(fù)雜的等量關(guān)系往往便是解答題目的關(guān)鍵。針對(duì)這一類題目,教師引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)推理,找出題目中的等量關(guān)系,從而由淺入深,搭建題目中所有的等量關(guān)系模型,這是典型的從特殊到一般的物理分析思維。
例如,在“磁場(chǎng)”一章的習(xí)題課中,有這樣一道典型例題:距離地面高h(yuǎn)處有光滑的金屬平行導(dǎo)軌AB和CD,導(dǎo)軌AB上接有電阻R1,AB和CD間接有電阻R2,電阻為r的金屬棒EF和GH分別垂直放置于兩個(gè)電阻的左側(cè)和右側(cè),整個(gè)平行導(dǎo)軌置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,現(xiàn)在使金屬棒EF向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),一段時(shí)間之后,金屬棒GH達(dá)到穩(wěn)定且離開導(dǎo)軌,忽略電阻R1、R2對(duì)金屬棒運(yùn)動(dòng)的影響,求GH以速度v落地時(shí)EF的速度大小。這道題目看似復(fù)雜,有著很多的等量關(guān)系,實(shí)際上只要抓住“GH達(dá)到穩(wěn)定且離開導(dǎo)軌”這一點(diǎn),問題便迎刃而解。在提示了學(xué)生之后,學(xué)生馬上順著這一特殊的等量關(guān)系展開分析,計(jì)算GH向右切割磁感線產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)等于電阻R2兩端的電壓,即BLvGH=U2,再根據(jù)GH的平拋過程求出離開導(dǎo)軌時(shí)的速度vGH,從而建立整體的等量關(guān)系BLv2-2gh=BLv0R2r+R1+R2,很快便解出了最終的答案,v0=(R1+R2+r)v2-2ghR2。
高中階段的物理題目經(jīng)常會(huì)將電磁學(xué)、力學(xué)等多方面的知識(shí)綜合進(jìn)行考查,涉及多個(gè)等量關(guān)系,在這種綜合類型的題目中,教師只要指導(dǎo)學(xué)生對(duì)題目展開科學(xué)的推理和分析,抓住“特殊”的等量關(guān)系,建立“一般”的解題模型,便能有效地提升學(xué)生的綜合分析能力和解題效率。
(三)等價(jià)轉(zhuǎn)化,變換方向思路
明確研究對(duì)象是解決物理題目的關(guān)鍵步驟,學(xué)生在接觸一道題目的第一反應(yīng)便是將題目問題的主體作為解題的研究對(duì)象。但對(duì)高中階段復(fù)雜的知識(shí)體系來說,題目所涉及的主體之間經(jīng)常包含隱藏的等價(jià)關(guān)系,此時(shí),如果學(xué)生按照常規(guī)的研究思路就會(huì)無法得出結(jié)論,但在教師的引導(dǎo)下對(duì)等價(jià)關(guān)系展開推理,變化思路,便可巧妙解題。
例如,在“力的等效性”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中,大部分題目都充分展現(xiàn)了力的合成與分解的思路。某一質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為2kg,受到六個(gè)大小、方向各不相同的共點(diǎn)力的作用處于平衡狀態(tài),撤去其中的4N和3N的兩個(gè)相互垂直的力,求質(zhì)點(diǎn)的加速度。大多數(shù)學(xué)生在分析這道題時(shí),慣性地將質(zhì)點(diǎn)作為分析入手點(diǎn),嘗試對(duì)另外四個(gè)大小、方向各不相同的共點(diǎn)力進(jìn)行分類分析,但基本毫無進(jìn)展。這道題目按照常規(guī)的正向受力分析思路是很難做出解答的,題目中各力的方向沒有明確給出,恰恰說明力的方向并不是解題的關(guān)鍵所在,而學(xué)生的思維停滯在力的方向上自然一無所獲。我們引導(dǎo)學(xué)生變換解題思路,嘗試把題目的信息等效轉(zhuǎn)換,思考剩下的四個(gè)力與撤去的4N和3N兩個(gè)相互垂直的力之間的關(guān)系,很快,便有學(xué)生想到從力的作用效果入手,原本受力平衡的質(zhì)點(diǎn)被撤去了兩個(gè)力,那么剩下四個(gè)力的合力F一定與這兩個(gè)力的合力平衡,確定了研究對(duì)象之后,問題便迎刃而解了,即a=F合m=F乙m=32+422m/s2=2.5m/s2。
類似地,在高中物理題海中還有很多利用等效思想來解答的題目。教師在平時(shí)的練習(xí)過程中要注意引導(dǎo)學(xué)生,當(dāng)按照常規(guī)思路確定研究對(duì)象無法有效地展開分析時(shí),要積極、靈活地嘗試從另一個(gè)角度入手,變換分析思路,等價(jià)轉(zhuǎn)化研究對(duì)象,間接完成問題解答。
(四)比對(duì)分析,實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移
高中階段涉及的物理知識(shí)點(diǎn)不算多,但每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)在題目中靈活多變,極具多面性,這就需要教師指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)地進(jìn)行推理對(duì)比,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)在不同運(yùn)用過程中的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移與有效應(yīng)用。
例如,“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”這一知識(shí)點(diǎn)至關(guān)重要,可以與很多知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行組合,對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合考查,質(zhì)點(diǎn)在圓環(huán)中的運(yùn)動(dòng)問題更是屢見不鮮。為了讓學(xué)生更好地建立“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”的受力分析觀念,經(jīng)常讓學(xué)生將質(zhì)點(diǎn)的受力和運(yùn)動(dòng)分為上半部分與下半部分兩個(gè)部分進(jìn)行分析(假設(shè)無其他外力作用):F下-mgsinθ=mv2R,F(xiàn)上+mgsinθ=mv2R,學(xué)生通過對(duì)比逐漸建立了圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析模型,總結(jié)出在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中對(duì)稱點(diǎn)處壓力之和為定值,即F上+F下=2mv2R,從而更好地處理遇到的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題。
對(duì)比能夠有效地連接知識(shí)的相似性,亦能找出知識(shí)之間的差異性。教師通過指導(dǎo)學(xué)生展開對(duì)比分析,進(jìn)一步幫助學(xué)生拓展思維,構(gòu)建不同關(guān)鍵點(diǎn)之間的分析框架,以此為突破口,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效遷移,提高學(xué)生的物理解題效率。
(五)強(qiáng)化實(shí)踐,在實(shí)踐中獲取經(jīng)驗(yàn)
“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,物理學(xué)科與其他學(xué)科的最大不同,就在于實(shí)踐性更強(qiáng)。因?yàn)?,物理中的很多公式、定理都是通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和推論才得出來的。如果教師在課堂教學(xué)中,只是一味地進(jìn)行抽象化的推理分析,學(xué)生就很難真正地理解其中的相關(guān)原理。這就很有可能導(dǎo)致學(xué)生課上能聽懂,而實(shí)際解題卻困難重重。如果教師的教學(xué)過程強(qiáng)化實(shí)踐操作,其教學(xué)效果就大為不同。學(xué)生在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作中,可以將課堂中所學(xué)的知識(shí)活學(xué)活用,以便加深印象。此外,如果學(xué)生在實(shí)際操作過程中遇到問題,還可以及時(shí)求助教師進(jìn)行解決,這樣可以提高學(xué)生的應(yīng)變能力,從而進(jìn)一步提升學(xué)生物理的解題效率。
例如,《楞次定律》這一課教學(xué),本課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生熟悉并掌握楞次定律的內(nèi)容,感應(yīng)電流激發(fā)的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的關(guān)系,以及定理中對(duì)“阻礙”二字的理解。所以,教師在進(jìn)行這一課教學(xué)時(shí),應(yīng)重視強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐操作。與此同時(shí),教師也要提前準(zhǔn)備好教學(xué)所需要使用的器材,比如:靈敏電流計(jì)、變阻器、線圈、磁鐵、電池組等。相關(guān)器材準(zhǔn)備完畢后,教師則可組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中,教師要學(xué)會(huì)引導(dǎo)學(xué)生邊實(shí)驗(yàn)、邊思考。比如,教師可這樣提問:“我們現(xiàn)在要研究感應(yīng)電流的方向,我們需要設(shè)計(jì)什么樣的方案呢?”然后教師可以將學(xué)生進(jìn)行分組,每位學(xué)生利用小組內(nèi)的器材進(jìn)行合作實(shí)驗(yàn)。在這一過程中,教師要提醒學(xué)生注意磁極的方向,以及螺線管的環(huán)繞方向,并讓學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)記錄。最后,教師再利用多媒體展示實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果,讓小組學(xué)生對(duì)比和交流實(shí)踐操作中的不足和錯(cuò)誤之處。學(xué)生經(jīng)過這樣的實(shí)踐操作和對(duì)比后,肯定對(duì)楞次定律的基本內(nèi)容了然于心,這會(huì)大大提高他們對(duì)這一知識(shí)板塊的解題效率。
四、 結(jié)語(yǔ)
總而言之,教師指導(dǎo)學(xué)生展開科學(xué)推理,既能夠鞏固和深化學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí),又能夠拓展學(xué)生的思維,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的能力,從而提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。在科學(xué)推理的過程中,學(xué)生從整體到局部、從特殊到一般的思維優(yōu)化,并通過等價(jià)轉(zhuǎn)化和對(duì)比分析更好地建立解題模型,使解題效率得到有效提升。
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作者簡(jiǎn)介:洪曉標(biāo)(1982~),男,漢族,浙江金華人,浙江省磐安中學(xué),研究方向:高中物理教學(xué)研究。