高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的途徑探析

摘 要：在新課程改革背景下，高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，其中“科學(xué)思維”強(qiáng)調(diào)基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)抽象概括并構(gòu)建物理模型.基于此，在高中物理課程教學(xué)中，教育工作者應(yīng)深入研究課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究，并有意識(shí)地鍛煉、培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力.

關(guān)鍵詞：高中學(xué)生；物理教學(xué)；抽象思維能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2023）06-0071-03

物理學(xué)是一門(mén)嚴(yán)密的理論科學(xué)，在形成物理理論和解決物理問(wèn)題的過(guò)程中，均需要進(jìn)行推理和論證，而在推理論證時(shí)，抽象思維則發(fā)揮著重要的作用.

1 通過(guò)新知講解培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力

在物理新知教學(xué)中，物理概念的學(xué)習(xí)是重點(diǎn).物理概念闡述的是物理現(xiàn)象的共同屬性和本質(zhì)特征，是人們通過(guò)抽象思維形成的成果.因此，在物理新知教學(xué)中，教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生透過(guò)物理現(xiàn)象、物理過(guò)程探索物理本質(zhì)，著重強(qiáng)調(diào)這一過(guò)程中抽象思維方法的重要性，讓學(xué)生真正理解物理知識(shí)內(nèi)涵，夯實(shí)物理學(xué)習(xí)基礎(chǔ).在高中物理新知講解中，教師可以通過(guò)以下方式培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力：

第一，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)物理知識(shí)構(gòu)建邏輯結(jié)構(gòu).物理學(xué)是以基本概念為基石，以基本原理為骨架，以基本方法為紐帶所構(gòu)成的邏輯體系.在探究這一體系的過(guò)程中，教師一方面要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)整個(gè)框架之間的邏輯關(guān)系，另一方面也要引導(dǎo)學(xué)生理解物理知識(shí)內(nèi)容之間緊密的邏輯關(guān)系.而要達(dá)到這一目的，教師就需要準(zhǔn)確把握教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，對(duì)新知識(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，為學(xué)生能夠從一個(gè)知識(shí)點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)抽象思考逐漸構(gòu)建邏輯結(jié)構(gòu).例如在學(xué)習(xí)電場(chǎng)相關(guān)知識(shí)的過(guò)程中，教師依托之前學(xué)習(xí)的庫(kù)侖定律引導(dǎo)學(xué)生重溫電荷之間的相互作用，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)到電荷周?chē)嬖谥妶?chǎng)的結(jié)論.在這一過(guò)程中，教師啟發(fā)學(xué)生練習(xí)所學(xué)知識(shí)，圍繞“電場(chǎng)”這一核心概念進(jìn)行抽象思考，并通過(guò)類(lèi)比質(zhì)點(diǎn)間是引力場(chǎng)推導(dǎo)出電荷間出現(xiàn)電場(chǎng)的現(xiàn)象，學(xué)生在知識(shí)遷移和延伸的過(guò)程中鍛煉了抽象思維，也明確了物理知識(shí)點(diǎn)在物理學(xué)邏輯結(jié)構(gòu)中的定位.當(dāng)然，為了更好地引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，抽象提煉物理知識(shí)，教師應(yīng)深入分析教材結(jié)構(gòu)、知識(shí)結(jié)構(gòu)的邏輯順序，把握教材中物理知識(shí)之間的聯(lián)系，有意識(shí)地設(shè)計(jì)利于抽象思考的教學(xué)導(dǎo)入方法，讓學(xué)生的思維得到訓(xùn)練.

第二，啟發(fā)學(xué)生理解知識(shí)中的因果關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生抽象分析能力.在物理新知講解中，教師不僅要讓學(xué)生“知其然”，更要讓學(xué)生“知其所以然”；讓學(xué)生理解物理概念、物理規(guī)律等知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系、因果關(guān)系，這樣才能提升學(xué)生的抽象思維能力；讓學(xué)生理順物理知識(shí)生成的過(guò)程，并為知識(shí)的應(yīng)用做好鋪墊.例如在學(xué)習(xí)“牛頓第二定律”相關(guān)知識(shí)的過(guò)程中，教師針對(duì)模型F=ma中的變量，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)，圍繞物體的運(yùn)動(dòng)說(shuō)明其受力狀況，并判斷F與a哪個(gè)是“因”，哪個(gè)是“果”.這樣學(xué)生才能更加深入理解牛頓第二定律的內(nèi)涵，理解物體受力的因果關(guān)系.

第三，引導(dǎo)辯證思考，促使學(xué)生構(gòu)建物理知識(shí)體系.根據(jù)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展要求，在高中物理教學(xué)中，教師既要讓學(xué)生掌握相應(yīng)的理論知識(shí)，還要讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的、聯(lián)系的、全面的觀點(diǎn)研究問(wèn)題的意識(shí)，形成綜合分析、抽象概括客觀事物的能力，這樣才有助于學(xué)生透過(guò)物理現(xiàn)象探究客觀世界的本質(zhì).基于此，在講解物理知識(shí)的過(guò)程中，教師應(yīng)結(jié)合物理學(xué)科的發(fā)展引導(dǎo)學(xué)生辯證思考，并從宏觀的視角進(jìn)行抽象概括，理解物理學(xué)的發(fā)展不斷推進(jìn)的過(guò)程.

2 通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基礎(chǔ).在高中物理課程教學(xué)中，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，更重要的是能使學(xué)生進(jìn)一步理解物理概念和定律形成的基礎(chǔ)，從而有效幫助學(xué)生抽象概念、探究規(guī)律、掌握理論.基于此，在物理教學(xué)中，教師應(yīng)借助實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生提供觀察、探究的機(jī)會(huì)，促使學(xué)生通過(guò)感官體驗(yàn)形成抽象思考，進(jìn)而發(fā)展物理核心素養(yǎng).具體來(lái)講，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以通過(guò)以下幾點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力：

第一，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象抽象物理原理.觀察是物理實(shí)驗(yàn)探究的重要步驟.通過(guò)觀察，學(xué)生能夠直觀感受物理現(xiàn)象，并為接下來(lái)的抽象分析、邏輯推理奠定基礎(chǔ).在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)明確教學(xué)目標(biāo)，為學(xué)生安排觀察任務(wù)，讓學(xué)生最大限度地獲取實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并啟發(fā)學(xué)生經(jīng)過(guò)抽象思考，探究現(xiàn)象背后的原理，生成物理知識(shí).例如在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，教師為引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察設(shè)計(jì)了如下任務(wù)：（1）用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度；（2）用圖像表示速度.

第二，引導(dǎo)學(xué)生理解物理知識(shí)，并通過(guò)抽象思考創(chuàng)新探索.在物理實(shí)驗(yàn)中，教師可以根據(jù)已學(xué)的物理知識(shí)啟發(fā)學(xué)生抽象思考，利用自選器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，研究物理現(xiàn)象.例如在學(xué)習(xí)了“超重與失重”的相關(guān)知識(shí)后，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教材中的實(shí)驗(yàn)分析其背后的原理，通過(guò)抽象思考理解實(shí)驗(yàn)知識(shí)，然后鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，鍛煉抽象思維能力.根據(jù)學(xué)生上傳的實(shí)驗(yàn)視頻，教師發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生運(yùn)用一個(gè)底端帶洞的空礦泉水瓶和一桶水設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn).在實(shí)驗(yàn)中，首先，學(xué)生把礦泉水瓶中裝滿(mǎn)水，讓水瓶正立空中并觀察水流動(dòng)情況；把礦泉水瓶裝滿(mǎn)水，下面放上水桶，讓水瓶正立在空中自由下落，觀察水流狀況.然后，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察提出了一系列的問(wèn)題：當(dāng)瓶中裝滿(mǎn)水并靜立在空中時(shí)，為什么水會(huì)流出？當(dāng)瓶中裝滿(mǎn)水在空中自由下落時(shí)，瓶和水處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？這種狀態(tài)下物體的加速度是多大？瓶的受力情況如何？水和瓶之間還有擠壓?jiǎn)幔孔詈髮W(xué)生根據(jù)所學(xué)的“超重與失重”的相關(guān)知識(shí)給出答案，并驗(yàn)證了自己的結(jié)論.在這一過(guò)程中學(xué)生把握實(shí)驗(yàn)探究的主動(dòng)權(quán)，將所學(xué)的物理知識(shí)用更加生活化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物理知識(shí)的創(chuàng)新探究，同時(shí)也完成了從具象到抽象的思考，提高了思維能力.

第三，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)誤差，并培養(yǎng)問(wèn)題分析能力.在物理實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生需要獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算探究物理規(guī)律，這一過(guò)程是將直觀的物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為抽象的物理理論的過(guò)程，也是鍛煉學(xué)生抽象思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié).但是，真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量值，即客觀實(shí)驗(yàn)中用儀器測(cè)量直接得到的結(jié)果與理想狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)真實(shí)值之間存在一定的誤差.而分析誤差、認(rèn)識(shí)誤差則是科學(xué)探究中的重要課題.對(duì)于誤差的分析與認(rèn)識(shí)涉及實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理等一系列問(wèn)題，需要學(xué)生調(diào)動(dòng)分析、比較、分類(lèi)、綜合、演繹等思維方法.因此，在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行誤差分析，促使學(xué)生通過(guò)誤差強(qiáng)化抽象思考，并找到誤差最小的實(shí)驗(yàn)方案.

3 通過(guò)習(xí)題指導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力

物理習(xí)題是物理知識(shí)的綜合應(yīng)用.在指導(dǎo)學(xué)生解答習(xí)題的過(guò)程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生正確的理解題目中給定的概念、信息、條件，還需要啟發(fā)學(xué)生調(diào)動(dòng)已掌握的抽象知識(shí)，并在遷移運(yùn)用中深化認(rèn)識(shí)，理解物理知識(shí)的應(yīng)用范圍.由此可見(jiàn)，加強(qiáng)習(xí)題指導(dǎo)是啟發(fā)學(xué)生抽象思維，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力的重要方式.具體來(lái)講，在物理習(xí)題教學(xué)中，教師應(yīng)進(jìn)行如下指導(dǎo)：

第一，指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真審題，提煉整理給定的條件.認(rèn)真審題是解答問(wèn)題的第一步.在物理教學(xué)中，教師為了在解題中鍛煉學(xué)生的抽象思維能力，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生全面把握題目中的給定條件，從復(fù)雜的信息中抽象出物理因素，利用合理的分析建立相關(guān)的物理對(duì)象、過(guò)程模型，將習(xí)題變化為熟悉的理想化模型，推理已知物理量和未知物理量之間的聯(lián)系；然后靈活地應(yīng)用有關(guān)的物理知識(shí)、規(guī)律來(lái)解決問(wèn)題；最后完成對(duì)題目的總結(jié)、判斷.當(dāng)然，良好的審題習(xí)慣的培養(yǎng)不是一蹴而就的，教師要在習(xí)題指導(dǎo)中反復(fù)強(qiáng)調(diào)，不斷提示，讓學(xué)生找到審題的方法，能夠通過(guò)題目中給定的信息迅速明確出題點(diǎn)，進(jìn)而活躍思維，通過(guò)抽象思考對(duì)所掌握的物理知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系比較，這樣才能在給定的眾多條件中去蕪存菁，找到物理問(wèn)題所對(duì)應(yīng)的物理模型，將具體的題目抽象、簡(jiǎn)化，準(zhǔn)確找到解題思路.

第二，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)抽象思考遷移運(yùn)用物理知識(shí).在解答習(xí)題中，如何篩選合適的公式、定理、定律來(lái)解答問(wèn)題是一個(gè)難點(diǎn).許多學(xué)生在解題中常常不知道其考查的是哪一部分內(nèi)容，因此也就不知道如何來(lái)運(yùn)用知識(shí).針對(duì)此，教師應(yīng)重視學(xué)生的抽象思維訓(xùn)練，讓學(xué)生能夠通過(guò)自主分析找到題目中的典型信息，進(jìn)而通過(guò)拓展遷移實(shí)現(xiàn)合理運(yùn)用.

第三，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)抽象思考拓展發(fā)散，探索多元化的解題方案.在抽象思維能力培養(yǎng)中，教師可以設(shè)置“一題多解”的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生圍繞同一題目從不同角度考慮，以探索不同的解題方法.這樣可以讓學(xué)生通過(guò)比較分類(lèi)、歸納演繹、分析綜合、抽象概括等方法最大限度挖掘題目的潛力，走出題海戰(zhàn)術(shù)的誤區(qū)，深入理解物理知識(shí)的本質(zhì)；也可以開(kāi)闊學(xué)生思路、發(fā)散學(xué)生思維，讓學(xué)生學(xué)會(huì)多角度分析和解決問(wèn)題.例如在滑動(dòng)摩擦下的極值問(wèn)題中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用常規(guī)的數(shù)學(xué)三角函數(shù)進(jìn)行解答，可以根據(jù)滑動(dòng)摩擦力和支持力的關(guān)系，將兩個(gè)力合成為一個(gè)力，再根據(jù)力的矢量三角形進(jìn)行解答.這樣學(xué)生可以在不同的方案中鍛煉抽象思維能力，更加深入地把握物理知識(shí).

綜上所述，在高中物理教學(xué)實(shí)踐中，教師通過(guò)新知講解、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、習(xí)題指導(dǎo)等不同的模塊，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維訓(xùn)練，促使學(xué)生進(jìn)行抽象概括，對(duì)于學(xué)生的抽象能力的培養(yǎng)具有重要意義.在課程教學(xué)研究不斷深入的背景下，教育工作者應(yīng)進(jìn)一步挖掘利于學(xué)生抽象思維能力發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容，并調(diào)整優(yōu)化教學(xué)方法，讓學(xué)生的思維得到有效的提升，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

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［2］ 劉勇博.高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的策略研究［J］.科教導(dǎo)刊（上旬刊），2020（07）：147-148.

［3］ 徐冬.高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的策略研究［J］.華夏教師，2019（34）：31-32.

［責(zé)任編輯：李 璟］

收稿日期：2022-11-25

作者簡(jiǎn)介：馮建敏（1987.9-），女，江蘇省泰州人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.