在規律探索中培養物理思維

劉軍

物理規律反映了物質運動、變化、發展中各個因素之間的本質聯系。物理規律的探索往往要借助實驗，而實驗的探究過程也正是規律探索的思維鏈條，探究過程中對實驗逐層深入地分析、展開實驗，進一步發現問題、解決問題以及在此過程中用到的科學方法都是培養邏輯思維能力的重要契機，比進行實驗重要得多。

案例1：浮力大小的規律探究

通過下面一系列的問題展示思維的鏈條。提出這一問題后，首先鼓勵學生盡可能多地提出有依據的猜想（訓練發散思維和推理能力）。學生可能會提出很多的猜想：物體質量（大輪船質量大受到浮力也很大）、物體密度（木頭的密度小會浮在水上所受浮力與同樣大的石頭一定不同）、物體體積（體積越大的木塊在水上漂浮受浮力也越大）、液體密度（浮力產生原因涉及上、下表面壓強差，液體的壓強與液體密度有關）、液體深度物體浸在液體中的深度、物

體高度、（液體的壓強與深度有關）、物體的上、下表面積（壓力還與受力面積有關）、浸入液體中的體積（易拉罐越向下按越費力）。怎么處理這么多而且發散的猜想？采用整合、歸納、去除非本質因素的物理思想。一類猜想是由物體決定的（物體密度、物體質量、物體體積、物體的下表面積、物體的高度，它們互相制約，可以留下兩個：物體密度、物體體積）;另一類是由液體決定的（液體的密度、深度、體積，分析并刪除其中非本質因素）;還有一類是液體和物體共同決定的。最后鎖定要研究的問題。——怎么展開實驗呢，浮力怎么測，這么多因素怎樣展開研究？引導學生的思維，確定控制變量的實驗方案。——怎樣整合實驗結論呢？既然浮力只與液體密度和浸入液體的體積有關，用這兩個物理量能不能表達浮力的大小呢？相加？減？乘？除？——相乘的物理意義是質量，這個質量是什么質量呢？浮力有可能與排開液體的質量畫上等號嗎？那可能與什么畫上等號呢？——提出了新的猜想：浮力的大小可能與排開液體重力有關——展開新的探究：浮力與排開液體重力的關系是什么？——怎樣能讓我們更確信結論的正確呢？第一個分支：變換條件進行更多次的實驗。第二個分支：理論證明。這就是整個浮力探究的思維過程，通過這樣的思維鏈條，經歷逐層深入的思考，學生的物理思維能力也在不斷地提高。

反思：初中階段像這樣通過實驗探究得出的規律還有很多：探究光的反射、折射定律，平面鏡成像規律，凸透鏡成像規律，液體壓強的探究，杠桿平衡條件的探究，電流產生熱量的探究，電流與電壓、電阻關系的探究都存在著類似的思維鏈條，實驗也都是逐層深入地展開的，并且都存在著不斷地改變條件去尋找普遍規律的問題。

因此把握這樣的思維鏈條，真正能夠實現建立物理思維并提高課

堂效率。

案例2：研究分子的熱運動

分子的運動、分子間存在間隙、分子間的引力斥力都是無法直接感知的，通過下面一些逐層深入的問題，展示思維的鏈條，訓練學生思維。怎么能證明分子在運動呢？聯想、類比運用小磁針偏轉的現象確定磁場存在;運用實驗中木塊被推動的距離判斷動能的大小從而確定轉換的物理思想，進一步設計通過可以感知的擴散現象證明無法直接感知的分子無規則運動。——只看到了氣體的擴散現象，你能相信一切物體的分子都在不停地做無規則運動嗎？為了得到普遍規律應進行更多次實驗的科學思想。——分子在運動，分子又有間隙，為什么我們身邊的大多數物體沒有越來越小？引導學生提出分子間存在引力的猜想。——分子間的引力看不到，怎么證明其存在呢？再次利用轉換的物理思想解決問題，利用兩個鉛塊的實驗和玩肥皂水薄膜的實驗去體會分子間的引力。——分子間既有引力，又有空隙，為什么壓縮固體和液體那么困

難？——引力和斥力分別在什么時候起主要作用呢？——抽象思維的基礎上建立固態、液態和氣態物質的分子結構模型。物理模型的建立過程是一個抽象思維和形象思維相結合的過程，而建立的物理模型本身又是抽象性與形象性的統一體，這也是一個重要的物理方法。

反思：初中階段也有很多不能直接感知的物理量是利用轉換的物理思想來實現規律的探究。

三、實踐中的思考

1.初中物理教學中存在著若干培養中學生物理思維能力的課程，設計好這些課，在課堂上重點引導學生認識思維的形成過程，找到思維的鏈條，長此以往、潛移默化中，學生就有可能在頭腦中存儲下這些信息，當碰到相似或相關的問題，就會自覺將頭腦中的信息反饋出來。這不但會使學生在解決問題上事半功倍，而且會使學生的思維能力也得到提高。從長遠來看，是提高課堂教學效率富有成效的重要途徑之一。

2.習題課中通過展示思維的鏈條，利用一題多解、多題一解等方法進行思維能力的培養也是高效教學的有效手段。

3.中學生學習物理是建立在前期知識積累、思維方式形成的基礎上。培養初中生思維能力的過程中，要注意思維的起點，讓思維建立在豐富感性材料的基礎上，建立在觀察與思考的基礎上。對不會思考的學生應在理解的基礎上再盡可能幫助，堅信思維方式是可塑的，但這是個需要耐心、循序漸進的過程。

參考文獻：

楊效華.基于建構主義的物理思維培養策略研究[D].山東師范大學，2010.

編輯 李 姣