物理學習中學生思維能力的培養

葉峰

物理學作為科學技術的基礎、現代科學技術的支柱，對人類社會的發展具有十分重要的作用.《高中物理新課程標準》的“課程性質”指出高中物理課程要有助于學生增強創新意識.教師培養學生創新意識的核心還是培養學生的創造性思維.創造性思維能夠從觀念上指導學生把物理知識運用于問題的解決，指導學生探求自然界的新現象和新規律.

因此，培養具有豐富的物理知識及創新思維能力的人迫在眉睫，也是中學物理教學中不可缺少的教學目標.作為教學一線的物理教師，應該如何在教學中培養學生的思維能力呢？筆者認為可以從以下幾方面探討.

一、培養學生的形象思維

形象思維主要是運用直觀形象和表象解決問題的思維，是人類思維的一種基本形態.形象思維能力的三個基本要素為人類的觀察力、想象力和聯想力.愛迪生偏向于觀察，于是選擇發明，成為發明大王.物理教學中可以通過培養學生的觀察能力、想象能力和聯想能力的策略來培養形象思維能力.物理教師還可以借助實驗器材或輔助教學課件，對學生形象思維的培養提供有力支持.

例如，高中物理必修1“摩擦力”這節課后的“科學漫步：流體的阻力”提供了兩幅照片：輪船的水下部分呈流線型和海豚的身體呈流線型.學生通過觀察發現它們的共同特點是頭圓尾尖.這種形狀通常叫做流線型，流體的阻力較小.學生還可聯想到魚的形狀、小汽車、飛機的外形都是流線型，能培養學生的聯想和想象的思維能力.

電場和磁場雖然看不見摸不著，但它們是客觀存在的.筆者教學時，強調讓學生感知電場和磁場的分布是空間的、立體的，如要求學生畫出典型點電荷的電場線或磁體的磁感線后，根據對稱性旋轉電場線或磁感線，得到電磁場空間分布的感性認識，然后設置帶電粒子空間運動的問題，進一步培養學生的空間想象力.在解決與地磁場有關的帶電粒子運動或導體棒切割磁感線問題時，筆者所稱謂的“身臨其境法”就是讓學生設想自己處于題目所描述的地磁場中直接解題（不需要在紙上畫出運動和受力示意圖幫助解題），此方法不但教學效果很好，還能培養學生的形象思維.

二、培養學生的發散思維

發散思維又稱求異思維和擴散思維等，發散思維是依據研究對象所提供的信息沿著不同方向、不同角度輻射開去，在不同范圍進行思考而獲得大量的、獨特的新信息的思維.培養學生發散思維的策略可以概括為求異、逆向、多向、輻射.培養學生發散思維途徑有如下幾種：

1.在實驗教學中培養發散思維.傳統的物理教學實驗，往往是教師講授給學生實驗方法、實驗思路，學生只需機械地操作，失去獨立思考的空間，嚴重抑制了學生發散思維的發展.新課程改革要求學生積極主動參與探究、勇于實驗，在實驗中發展思維能力.教師應改變以往的教學模式，讓學生自己設計實驗思路、選用實驗器材、確定實驗方法，給學生留下自己的思考空間，學生的發散思維將會得到極大的發展.

例如“測定電阻的電動勢和內阻”的實驗教學中，教師應以發散性方式進行提問：（1）你采用什么方法測量電源的電動勢和內阻？（2）根據你的設計方案，準備選取哪些實驗器材？（3）根據你的設計方案，如何安排實驗步驟？這樣引導學生進行發散性思維活動，對培養學生的發散性思維會起到重要作用.

2.知識教授過程中培養學生的發散性思維.傳統的教學是老師講學生聽，學生的思路被老師牽著走，無自由思考的時間，學生知識的獲取是被動的.長期以往會磨滅學生的自我體驗和自我創新的個性.因此我們要改變教學模式，突出學生的自我發展，培養學生主動參與、探究發現、交流合作的學習方式，充分發揮學生的主動性，自主性，獨創性.

[HJ1.07mm]例如自由落體教學中，教師首先介紹伽利略和亞里士多德的兩種觀點，讓學生以辯論賽的形式讓學生自己找到證據證明自己觀點的正確性.這樣就激發了學生強烈的好奇心去探求自由落體的規律，引起思維碰撞的火花，思維插上翅膀變得活躍，這為發散思維的培養與訓練打下了堅實的基礎.

3.習題教學中培養學生的發散性思維.達·芬奇的老師說，即使是同一只雞蛋，只要變換角度去看它，形狀便立即不同了.許多事實證明，變化角度能導致發現和創新，有創造性的人，往往善于發現他人沒有采取過的新角度.物理教學中，進行一題多解訓練是培養學生多角度思維的有效方法.解決一個力學問題，可以這樣提示：動力學的方法；動量的觀點；功能的觀點，等等.所以，學生對一個問題的思考可以是多角度的.可以采取以下的方法：

（1）選擇具有典型性、代表性的題目進行一題多變、一題多解的訓練，引導學生從多角度分析問題，使學生的思維更加靈活.

（2）指導學生自編試題.在編制試題的過程中學生會積極地聯系相關的物理知識和生活實際，編制出有自己思維烙印的習題，思維的發散性和新穎性得到了發展.

（3）提出與教學內容有關的開放性問題，讓學生發展思維，提出各種答案.這有利于激發學生思維的積極性，培養學生的發散思維的流暢性、變通性和新穎性.不要抑制學生解決問題的方案，鼓勵[JP3]學生盡可能多地發散自己的思維，探求更多的解決問題的方式.[JP]

三、拓展學生的思維空間

物理的學習比較注重思維能力的養成.如果學習物理時死記硬背，那么有趣的物理學習就會變得枯燥無味；如果學生的學習僅局限于書本，那么學生的創造性就得不到很好的發展.讓學生通過親眼見、親手做、親身體驗、靈活思考來加深他們對知識的理解，使一些常見的原理深深地印在學生的腦海里，才能使學生學得會，用得活.子曰：學而不思則罔，思而不學則殆.只有通過思考才能理解，理解了才能學得更好.思考能帶領人們認識更廣闊的物理世界，不然，牛頓的頭就算被蘋果砸了一萬次，也無法探索萬有引力定律；瓦特天天用水壺燒水，也不可能發明了蒸汽機.

思考問題都離不開“是什么”“為什么”“怎么樣”，思維的過程應是由“是什么”到“怎么樣”然后是“為什么”.看到同一片天空，有的人看到蔚藍的天空的白云，覺得非常美麗；有的人想到航空交通十分發達；有的人想到可設法到外星球上去；有的人想到宇宙飛船可以探測外星球上的寶藏；還有的人想到太陽的熱量是宇宙間無限的能源……學習過程中，解決了眼前的問題后，還可以想有沒有其他解法，在別的條件下又是怎樣的答案.如此做到舉一反三，學生學習物理思維的空間自然就開闊了，如以下教學案例：

小球在輕繩拉力下剛好做圓周運動，求小球在底端時的速度.

首先考慮“是什么”.小球做豎直方向的圓周運動，剛好能經過圓周的頂端、.從頂端運動到底端只有重力對小球做功.小球做豎直方向的圓周運動，剛好能經過圓周的頂端.從頂端運動到底端只有重力對小球做功.

然后考慮“怎么樣”.求出小球在頂端的速度后運用動能定理.

再考慮“為什么”.小球剛好做圓周運動說明有力足夠提供向心力；小球剛好經過頂端，在頂端的速度一定不為0，且在頂端時重力剛好提供向心力.

最后還需要舉一反三.若此時小球在頂端的速度為v，那么如果速度大于v或小于v，情況又是怎樣的呢？能不能用牛頓第二定律來解？為什么？機械能守恒定律呢？如果把繩子換成輕桿，又有什么不同呢？

[BP（]再比如說如在講解摩擦力這節內容時，在分析摩擦力的方向時，學生往往會根據日常所觀察到的一些現象，片面的總結出摩擦力的方向總跟運動方向相反.這時，教師可做這一個實驗：用一張紙將放在其上的粉筆盒拉動.然后請學生分析使粉筆盒由靜止變為運動的力是什么力？哪個物體施予的？此力的方向與粉筆盒的運動方向有什么關系？再讓學生自己動手做類似的實驗經過觀察思考后，總結出：使粉筆盒運動狀態發生改變的力是摩擦力，紙張是這個力的施力物體，這個力的方向粉筆盒的運動方向一致.從而否定了摩擦力的方向總跟運動方向相反的錯誤結論，進而總結和領悟了摩擦力的方向總跟相對運動方向或相對運動趨勢方向相反的正確結論.關于這個問題的討論若僅到此為止，還僅是初步開發了學生的思維，教師應該拓展學生的思維：從這個結論中我們可推出關于摩擦力作用的什么結論呢？學生在教師啟發下，最終得出了：摩擦力可以是阻力，也可以是動力的結論.[BP）]

總之，物理教學中要培養學生的思維能力，是幫助學生解決實際問題能力的重要途徑.所以，我們教師不僅要系統、全面地傳授物理知識，還要采用相適應的教學方式和教學策略，提供學生主動思維的機會，積極培養學生的思維能力，從而使學生有價值的潛能能夠得到及時地挖掘和充分地發展.endprint