在課堂提問中培養學生的物理思維品質

思維品質是思維能力的反映，是個體思維活動中智力特征的表現，是判斷智力層次、確定一個人的智力的主要指標。物理思維品質是指人在研究和解決物理問題以及學習物理知識的過程中逐步形成和發展的，并在這個過程中表現出來的，直接影響工作效率的個體智力特征，主要包括思維的系統性、深刻性、靈活性、批判性和敏捷性。

課堂教學中提問是教師最重要的語言活動，是教師全部教學技能的一個主要組成部分。早在《學記》中，就有系統的關于“善問”、“善待問”的經驗論述。古希臘的蘇格拉底也曾運用這種方式，他將提問稱為“產婆術”。在半個世紀以前，史蒂文斯發現高中教師在課堂上平均每天幾乎要問400個問題。學生的思維是從問題開始的，疑問是思維的第一步。“不憤不啟，不悱不發”，“學而不思則罔，思而不學則殆”（孔子語）；“讀書無疑者則須教有疑，有疑者卻要無疑，到這里方是長進”（朱熹語）；“思維自驚奇和疑問開始”（亞里士多德語）。課堂教學中疑問產生的主要渠道是教師的提問。因此，課堂教學中利用提問來培養學生的思維是必不可少的，也是切實可行的。

下面就物理思維的特點和筆者在教學過程中的一些具體做法作一闡述。

1.思維的深刻性反映了思維的抽象程度和邏輯水平，以及思維活動的廣度、深度和難度。它表現在能深入地、邏輯清晰地思考物理問題；善于把握物理事物的本質和規律，而不被表面現象所迷惑；善于開展系統、全面的物理思維活動，善于從整體上用聯系的觀點認識物理事物和物理知識。

例1：在進行“自由落體運動”這一節的新授課時，學生對于“重的物體與輕的物體誰下落得快”這一問題在初中已經有了一定的認識，但如何從這一古老的問題開始引入“自由落體運動”這一理想的運動形式，卻值得思考。筆者在教學過程中設計了一些過渡性的問題進行了嘗試。

（教師）問：現在我們一起來思考一個古老的問題：重的物體與輕的物體誰下落得快？

（學生）答：重的下落得快；重的與輕的下落得一樣快。（學生中明顯存在著不同意見）

教師：讓我們通過實驗來試一下。

演示：讓兩個長短明顯不同的粉筆頭從同一高度同時落下，發現兩者基本同時落地。

學生：不同重量的物體下落得一樣快。

演示：取兩張同樣的紙片，將其中的一張揉成團，并使它們從同一高度同時落下，發現紙團先落地。

學生：相同重量的物體下落得不一樣快。

問：此時重的與輕的物體下落快慢有規律嗎？

答：沒有。

問：因此單純地問“重的物體與輕的物體誰下落得快”有意義嗎？原因是什么？

答：沒有意義。原因是這里存在空氣阻力。（學生在初中已經學習了這樣的知識）

教師：為了研究落體問題，我們必須先從簡單的開始：創設一個沒有空氣阻力，或者空氣阻力足夠小而可以忽略的情境，來研究重的物體與輕的物體誰下落得快。

演示牛頓管實驗，并引入自由落體運動。

以上的提問及現象演示，不僅說明了一般情況下落體運動快慢的無規律性（對于這一點學生開始是沒有意識到的），而且滲透了科學研究的方法和科學研究的一般程序：從簡單到復雜，從研究理想化的情況開始再過渡到對實際問題的研究，從而培養了學生思維的抽象程度和邏輯水平，提升了學生思維的深刻性。

2.思維的靈活性是指思維的靈活程度，能根據客觀事物情況的變化而變化，能從不同角度、不同方面去思考問題；善于應用不同的知識，用不同的方法正確地解決問題；善于組合分析物理問題，伸縮性大；思維的結果具有多樣性、靈活性和合理性。

例2：如圖1，質量均為m的a、b兩球固定在輕桿的兩端。桿可繞o點在豎直平面內無摩擦地轉動。已知兩物體距o點的距離為L 、L ，且L ＞L 。今在圖示位置由靜止釋放，則在a下降的過程中()。

A、桿對a不做功

B、桿對a做負功

C、桿對a做正功

D、以上說法均不正確

這里可以設置一組問題引導學生思考。

問：應該根據什么來判斷一個力做功的正負？

答：根據力的方向和物體速度方向的夾角。

問：此處桿對 a球作用力的方向如何？

答：沿桿的方向。

（此時可提醒學生注意桿和線的區別，說明桿對a球作用力的方向不一定是沿著桿的方向。）

問：既然這里力的方向不明確，那么如何判斷力做功的正負？可否從力的作用效果來考慮？

答：可以從功和能的相互關系來考慮。這里具體表現為功和機械能的相互關系。

問：a的機械能如何改變？

答：勢能變小，動能變大，但兩者之和即機械能的變化情況不明了。

問：轉化一下思維角度，a 和b 總的機械能具有怎樣的特征？

答：系統的機械能守恒。（恍然大悟）b的重力勢能與動能均變大，所以b的機械能變大，所以 a的機械能變小。而 a的機械能的變化只是由于桿對其作用的結果。所以桿對 a做負功。

以上的一系列設問，一方面成功地幫助學生完成了一個力做功正負情況的判斷，更重要的是學生在分析提問的過程中體會到了變換思維角度對于解決問題的幫助，提高了思維的靈活性。

3.思維的批評性是指思維過程中能嚴格估計思維材料和檢查思維過程，善于獨立思考，不受暗示干擾，善于發現問題，提出疑問，進行爭論，不斷分析解決問題所依據的條件，反復檢查已擬訂的假設、計劃和方案；善于客觀地考慮正反兩方面的結論；善于明辨是非曲直，不人云亦云。

例3：如圖2，A、B為帶異種電荷的小球，將兩不帶電的導體棒C、D放在兩球之間，當用導線將C棒左端點x和D棒右端點y連接起來的瞬間，導線中的電流方向是：

A、x→y

B、y→x

C、沒有電流

D、先是y→x，然后 x→y

圖2

初次遇到該題的學生容易受到C、D棒上感應電荷分布情況的干擾，認為電流方向是由正電荷的“聚集地”y處流向負電荷的“聚集地”x。

此時可設問：電流的方向是如何規定的？

答：正電荷定向移動的方向為電流方向。

問：正電荷定向移動的原因是什么？

答：是因為電場力的作用。

問：電場力的方向與電場線的方向有何關系？

答：正電荷所受電場力的方向即為該處電場線的方向。

問：電場線的方向即為電勢降低的方向，因此，電流方向也就是正電荷移動的方向與電勢高低有何關系？

答：正電荷總是由電勢高的地方向電勢低的地方移動。電流方向即為電勢降低的方向。

問：該題中導體棒C、D的電勢誰高？

答：C高于D。

問：C的左端x與D的右端y的電勢誰高？

答：x的電勢高于y的電勢。因此此處電流方向是x→y 。

學生的認識中存在許多前科學概念，認知結構中存在著許多結構不良領域。比如：力是物體運動的原因（其實力是物體運動狀態改變的原因）；小球用長為L的輕繩拉著在豎直平面內做圓周運動，恰好通過最高點的速度為零（其實恰好通過最高點時是只有重力提供向心力，速度V= ）；兩個同種電荷相對運動時，距離最小時速度為零（其實是兩電荷的瞬時速度相同）；只要電壓表兩端存在電壓就會有電流（如閉合線圈中接有電壓表在勻強磁場中平動時，有電壓卻無電流）等，這些嚴重地干擾了有效的學習過程。教學過程中若能利用有效的提問，暴露學生思維的干擾源，澄清錯誤的認識，就能不斷提高學生思維的批判性。

4.思維的獨創性表現為善于獨立思考，善于創造性地發現問題和解決問題。具體有三個特點：一是獨特性，二是新穎性，三是發散性。

例4：如圖3，勁度系數為K 的輕彈簧兩端分別與質量為m 、m 的物塊1、2拴接。勁度系數為K 的輕彈簧上端與物塊2拴接，下端壓在桌面上（不拴接）。整個系統處于平衡狀態，現施力將物塊1緩慢豎直上提，直到下面那個彈簧的下端剛脫離桌面，在此過程中，物塊1的重力勢能增加了多少？

在課堂教學過程中，我發現有一位學生給出了這樣的解法：

將兩彈簧串接后的勁度系數為：K=

開始兩彈簧的形變量總和為：△X=

則題中所求的物塊1的重力勢能增加量為：

△X=

但該學生卻無法給出這種解法的合理解釋。其實這種解法是一種等效思維的體現。從物塊1和外力作用的角度看，圖3可等效成圖4，物塊1和2粘在一起并與兩彈簧拴接。當外力豎直向上提，直到彈簧K2的下端剛離開桌面的過程中，物塊1上升的高度等于開始兩彈簧形變量的總和。而這一升高量與原題中物塊1的上升高度是一樣的。

課堂教學過程中出現的許多隨機性問題的背后，就隱藏著創造性的思維。只有在課堂中留給學生更多的表現機會，不隨便否定學生的隨機行為，才能不斷發現并培養學生思維的獨創性。

5.思維的敏捷性是指思維過程的速度，能快速、準確地抓住所學內容，在頭腦中內化；能迅速、準確地利用原有的知識發現問題癥結，提取相應的知識和方法，正確解決問題。

比如在引入新概念時，增設過渡性問題，使新概念融入學生原有的認知結構，培養學生思維的系統性。

例：在引入新的物理范疇時，均有描述該物理范疇的特征物理量。比如：描述勻速直線運動的特征物理量有S、v、t等，描述勻變速直線運動的特征物理量有S、v 、v 、a、t等，描述理想氣體的特征物理量有P、V、T等，描述電場的物理量電場強度E、電勢U等。每涉及一個新的物理領域，通過提問的方式，讓學生回憶以往學習過的物理領域的特征物理量，借此形成尋求新的物理領域的特征物理量的學習動機，能夠培養學生思維的敏捷性。

當然，物理思維的系統性、深刻性、靈活性、批判性與獨創性并非涇渭分明的，課堂中的每一個問題也并非是十分確定地針對某一個特定的思維而展開的，但具體的問題對不同思維品質的培養一定有所側重，所以利用課堂提問培養學生思維品質的同時，也要設置好問題，明確問題的指向性。

參考文獻：

［1］田世昆，胡衛平.物理思維論［M］.南寧：廣西教育出版社，1996.

［2］許高厚.課堂教學技藝［M］.北京：北京師范大學出版社，1997.

［3］陳琦，劉儒德.當代教育心理學［M］.北京：北京師范大學出版社，1997.

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