物理教學中能力培養(yǎng)的理論研究

粵北技工學校　朱崢嶸

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物理教學中能力培養(yǎng)的理論研究

粵北技工學校朱崢嶸

物理教學通過活化概念引導學生“頓悟”概念的內(nèi)涵，把抽象的問題具體化；通過激發(fā)學生物理學習興趣增強識圖、判斷、推理、分析等各種能力，達到幫助學生建立高效學習創(chuàng)新思維模式的教學目的。本文以中學物理教學為載體，借助物理概念、物理規(guī)律、物理實驗和物理習題等教學平臺，通過穿插置疑等一系列具體的教學方法，對培養(yǎng)與訓練學生創(chuàng)新思維的教學模式進行探索與研究。

物理教學 思維能力 培養(yǎng) 創(chuàng)新 發(fā)散

一、活化概念，培養(yǎng)抽象思維能力

物理學中有許多概念比較抽象，學生難以理解，只憑借死記硬背無法進入創(chuàng)造性思維情境。教師可以設置有趣的小實驗和誘導性問題，將抽象概念活化，使學生能形象、直觀地“頓悟”概念內(nèi)涵，把抽象的問題具體化。

例如，人們時刻都需要跟大氣“打交道”，從未感覺到大氣壓強。教師講大氣壓強知識前可以增加一個小實驗：將小試管插入盛滿水的大試管中，豎直倒懸于空中。看到小試管不斷進入大試管時，學生發(fā)出疑問：“為什么小試管不掉下來？”為鼓勵學生猜想，教師提出：“是不是水把小試管吸進去了？是不是有一種什么力把小試管推進去了？”發(fā)現(xiàn)是空氣壓力“作怪”時，學生的喜悅之情溢于言表。有的學生還懷疑水的黏性，為此，教師在杯里加兩個彩色玻璃珠并在杯底鉆一小孔，用手指堵住小孔演示覆杯實驗，學生看見水和珠子不會掉下來，當手指移開小孔，水和水珠立即掉下來，這就排除了水的黏性作用，大氣壓強的概念自然會被學生接受。

二、物理教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力

1.激發(fā)學習興趣，刺激求知欲望。如何激發(fā)學生的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造欲望？認識是客觀現(xiàn)實的反映，認識本身就是激發(fā)興趣的過程。首先，教師應把學生當成認識的主人，充分發(fā)揮學生在認識過程中的主體作用，使學生從學習中受到啟發(fā)，產(chǎn)生好奇心。其次，教師應通過問題實現(xiàn)具有自我創(chuàng)新價值意義的智能活動。事實上，大多數(shù)學生都具有展示自己才能的愿望，特別是創(chuàng)造能力的愿望和要求，這種潛在的欲望驅(qū)使學生積極進取，取得成果，收獲精神上的滿足。教師在物理教學過程中應注意培養(yǎng)學生學習物理的興趣和動機，設法為學生提供自我表現(xiàn)機會，發(fā)揮創(chuàng)造潛能。

2.鼓勵“猜測”。教師指導學生做演示實驗和分組實驗之前應先引導學生推測實驗可能出現(xiàn)的結(jié)果，提出產(chǎn)生這一結(jié)果的理由，通過實驗加以驗證，這樣既符合學生心理認知規(guī)律，又有助于養(yǎng)成遇到問題敢于大膽“猜測”的良好思考習慣。

3.培養(yǎng)識圖思維能力。許多物理定律、公式都可用圖形描述。圖形描述物理問題可使問題簡化，貼近生產(chǎn)和生活實際，學生一旦找到圖形蘊藏的深刻物理規(guī)律之后便茅塞頓開，使問題難度得到“降冪”處理。教師稱這種尋找圖形蘊藏物理規(guī)律的思維過程為“識圖思維能力”。

4. 培養(yǎng)觀察能力。物理知識的應用比比皆是，教師應要求學生運用所學知識對觀察到的現(xiàn)象盡力生疑、“挑刺”和深思，為學生創(chuàng)造條件把新思想轉(zhuǎn)化為新創(chuàng)造，其中必定有創(chuàng)新思維，因為創(chuàng)新思維能力極為重要。

5.培養(yǎng)分析、判斷和邏輯推理能力。判斷是抽象思維的一種形式。學生對事物的物理屬性做出正確判斷是物理教學的重要目標。

例如，“磁通量”，筆者要求學生判斷磁通量的大小和磁通量變化。磁通量的物理意義是穿過某個面積的磁感線的條數(shù)，而磁感線在空間呈立體分布狀態(tài)。學生使用公式Φ=B·S·sinθ計算磁通量時，對磁通量的大小和磁通量的變化容易出現(xiàn)各種判斷錯誤。磁場集中在虛線框內(nèi)，一平面繞O點逆時針轉(zhuǎn)動，求θ從0°到90°過程中Φ的變化。學生容易對θ、S判斷錯誤，不經(jīng)分析就代入公式計算。為了便于看出磁感線的分布，利用計算機三維動畫，教師可以在磁感線分布的空間圖中畫出S在垂直于B的方向上的投影，得出“S未完全進入B內(nèi)時，Φ不變，完全進入B后，Φ=B·S·cosθ”的結(jié)論。

推理分析是抽象思維的另一種形式。事物之間具有種種聯(lián)系，反映事物聯(lián)系的判斷之間也具有各種聯(lián)系。遵循這些聯(lián)系，教師可以由一個或幾個判斷推理出另一些判斷。物理教學中，培養(yǎng)和發(fā)展學生的推理能力非常重要。一方面，物理學的概念和規(guī)律是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上通過歸納推理、演繹推理和類比推理建立起來地。另一方面，學生要想通過掌握物理知識發(fā)展能力，必須進行大量的推理訓練。

6. 以“問”促進思維。教師應多設計一些充分體現(xiàn)學科知識點，改善學生思維品質(zhì)，訓練學生思維的“多維”性，循序漸進地“問”問題，引導學生從“知識點切入——分析探究——發(fā)散思維——概念形成理解——聚斂思維——思維結(jié)果概括并驗證——思維落實”的全過程實踐，充分鍛煉學生的智力潛能，提高學生的思維水平，幫助學生建立高效學習創(chuàng)新思維模式。教師應在課堂上把握機會，以學生的角度審視遇到的問題，因為有些看起來不起眼的小問題對學生來說卻是難得的一次“創(chuàng)新”。

三、物理教學中培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維

1.穿插置疑，訓練學生的發(fā)散思維。發(fā)散思維和收斂思維的訓練是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的有效途徑。為培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，教師講物理概念、規(guī)律之前應穿插置疑，促使學生廣泛搜尋記憶貯存，提取更多信息項目尋求答案。

例如，教師指導學生用實驗方法研究電流、電壓、電阻之間的關(guān)系時提出問題：如何研究三個物理量之間的變化？學生設想其中的一個量保持不變，研究其余兩個量間的變化關(guān)系；將三個量之間的變化轉(zhuǎn)化成兩個量之間的變化，再使另外一個量保持不變，研究剩下的兩個量間的變化關(guān)系，然后通過實驗結(jié)果歸納出三個量之間的變化關(guān)系。這個過程能使學生感受到成功喜悅，為學到物理學家做過的實驗而興奮。

2.從思維的流暢性培養(yǎng)發(fā)散性思維。發(fā)散思維的流暢性是指利用發(fā)散思維思考某一問題時迅速沿著這個方向發(fā)散出去，形成豐富的內(nèi)容。

（1）物理概念和規(guī)律教學中培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。物理概念和總結(jié)規(guī)律教學要揭示物理現(xiàn)象、物理事實的本質(zhì)，學生掌握其精髓，多層次，多角度擴展知識，理解知識與運用知識，更全面、深刻地掌握物理概念和規(guī)律。教師要注意展現(xiàn)物理概念、規(guī)律的形成過程，引導學生觀察、分析、判斷、推理，各抒己見，廣泛開展各種信息交流，使學生的各種思想有充分展現(xiàn)的機會，然后通過比較、鑒別、去偽存真，透過現(xiàn)象求本質(zhì)。

（2）通過巧設“問題”培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。向?qū)W生提一個問題比告訴學生100個答案更可貴。一個物理問題的結(jié)構(gòu)對于學生的物理思維和解答程序具有導向作用。要想培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，教師應在問題的問法與提法上下功夫。

以電阻問題為例，教師可以提出：①若電阻兩端電壓一定，電阻減少時電功率如何變化？②電爐中的電阻絲被剪短一段，煮東西比原來熱得快還是慢？對于問題①，學生只要熟記電功率公式就可以，運用的思維方式是集中思維。對于問題②，學生需要知道電阻絲的長度對電阻的影響，接到電爐兩端的電壓是一定的，煮東西時熱得快還是慢與電阻絲的電功率有關(guān)。考慮上述因素后學生才能用電功率公式討論、作答，學生作答時的思維方式屬發(fā)散思維。

（3）物理實驗教學中培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。在具體的物理實驗教學中，教師可以根據(jù)同一實驗目的進行多樣性的實驗設計。例如，要測量電池的電動勢和內(nèi)阻，教師可以指導學生選用以下幾組器材動手實驗：①電壓表、電阻箱、電池、電鍵各一個，另加幾根導線；②電流表、電壓表、滑動變阻器、電池、電鍵各一個，另加幾根導線；③電流表、電阻箱、電池、電鍵各一個，另加幾根導線。這幾組器材組成的電器均可測量電池的電動勢和內(nèi)阻。學生通過類似實驗能體會解決問題的方法是多種多樣的，應從多方面尋求問題的解決方法，培養(yǎng)發(fā)散思維。

（4）物理習題教學中培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。物理習題往往針對一系列物理知識點編制，教師可以精心設計培養(yǎng)學生發(fā)散思維的習題，對學生進行發(fā)散思維訓練，有利于學生靈活掌握各知識點，達到知識遷移和巧解巧算的目的。教師應指導學生廣開思路，一題多解，用多個物理規(guī)律處理同一物理問題，腦海里儲存的大量信息會被充分調(diào)動，在探求問題的解法方案中使學生的思維得到快速發(fā)散。

3.從思維的變通性培養(yǎng)發(fā)散性思維能力。教師引導學生思考時，一條路徑走不通可考慮別的路徑。變通是應付千變?nèi)f化的變動情況和解決千姿百態(tài)問題的關(guān)鍵，是發(fā)散思維的重要品質(zhì)。

（1） 采用辯證法培養(yǎng)思維的變通性。物理題中經(jīng)常遇到動與靜、內(nèi)與外、變化與恒定、曲與真等相互對立、相互斥和的一面，教師應指導學生看到它們相互滲透、相互貫通的另一面，用轉(zhuǎn)化的方法解決問題：

①動與靜的相互轉(zhuǎn)化。例如，無風的時候雨點以5米/秒的速度勻速豎直下落，某人以3米/秒的速度勻速向東運動，人感覺到雨點下落的方向是什么？分析得出，本題應選擇人作為參考系，以雨點作為研究對象，雨點相對于人的運動速度為3米/秒，方向向西，即人感覺到雨從西南方向打來。

②正與逆的相互轉(zhuǎn)化。教師應訓練學生從某個方向思考難以求解的問題時想到從相反的方向?qū)ふ医鉀Q問題的辦法，這就是所謂的逆向思維問題，如光學題可應用光的可逆性解決問題。

（2）通過聯(lián)想培養(yǎng)思維的發(fā)散性。聯(lián)想是指由一種事物想到另一種事物的心理過程，聯(lián)想是學習的必要經(jīng)歷環(huán)節(jié)。學習中想得多——發(fā)現(xiàn)問題就多——解決得好——獲得成功喜悅——促進聯(lián)想進一步發(fā)展。因此，培養(yǎng)學生的聯(lián)想能力十分必要。教師可以利用“聯(lián)想探究”有效激發(fā)學生的創(chuàng)造動機。物理學中的很多規(guī)律都是人們依據(jù)研究對象提供的信息打破常規(guī)，尋求變異，探索和運用多種思維方式得出，如牛頓從“蘋果砸頭頂”聯(lián)想到萬有引力，阿基米德從“洗澡溢水”的現(xiàn)象得出浸在液體中的物體受到的浮力與被它排開的液體重量之間的關(guān)系。

教師應根據(jù)教學內(nèi)容及要求創(chuàng)設問題情境，以問題的發(fā)現(xiàn)、探究和解決激發(fā)學生的求知欲、創(chuàng)造欲和主體意識，培養(yǎng)學生研究問題、解決問題的能力，引導學生善于觀察和發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，從實驗設計、實驗數(shù)據(jù)的分析，從理論的邏輯推理等方面提出高質(zhì)量的問題，通過聯(lián)想同中見異，異中見同。

運用“極限聯(lián)想”認識物理規(guī)律。所謂“極限聯(lián)想”就是運用聯(lián)想在邊緣、臨界狀態(tài)下的情況把聯(lián)想過程推到極端，設想進入理想狀態(tài)，得出結(jié)論。這是聯(lián)想問題的常用方法，也是解決物理問題的捷徑。

筆者以物理問題為例，伽利略曾經(jīng)讓一輛小車依次在鋪有毛巾、棉布和木板的相同斜面上從同一高度下滑，結(jié)論為在毛巾表面，小車滑行得最短，棉布表面次之，木板表面最長。然后教師引導學生聯(lián)想：假如接觸面無摩擦，小車將無限制地運動下去，這就是牛頓第一運動定律。“極限聯(lián)想”容易激發(fā)學生的學習興趣，豐富學生的想象力。例如，教師可以引導學生在課堂中討論“假如沒有重力”“假如沒有摩擦”等問題，鼓勵每名學生插上想象的翅膀，使課堂氛圍更加活躍。

4. 利用思維的獨特性培養(yǎng)發(fā)散性思維。在學習或研究中，學生容易受以往經(jīng)驗影響，從所熟悉的角度或側(cè)面提出問題、認識問題和解決問題，這在研究物理問題時有一定的必要性。

例如，某一類典型的物理問題有一套相對固定的解決辦法，如果我們記住它們，形成一種相對穩(wěn)定的思路和思維方法，即形成一定的思維定式，對學好物理是相對有益的。但是，思維定式也往往給學習、認識物理規(guī)律、運用物理知識解決實際問題帶來一些消極影響。消極影響的一個表現(xiàn)是拘泥于物體原來的模型，沿用習慣的思路和方法，在某些新情境下束手無策或出現(xiàn)思維障礙，無法解決實際問題。

教師應培養(yǎng)學生養(yǎng)成發(fā)散思維的習慣，發(fā)散思維的獨特性反映發(fā)散思維具有不受傳統(tǒng)觀念束縛、不受原有知識局限和不受思維定式干擾的特點。教師應鼓勵學生針對實際問題，用前所未有的新觀點，從全新角度認識事物提出獨特見解，努力幫助學生克服思維過程中思維定式的消極影響。

［1］馮 杰.新課程中學物理實用教學60法［M］.廣州：廣東教育出版社，2005

［2］喬際平，劉甲岷.物理創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)［M］.北京：首都師范大學出版社，1998.06

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ISSN2095-6711/Z01-2016-06-0132