借助物理思想與方法，提升學生思維品質

朱海燕

摘 要：培養學生良好的思維品質是高中物理的教學任務之一，通過一些實例具體分析物理思想方法的教育對學生思維品質的提升作用，力圖更具體更深入地認識思想方法教育的重要性，以期進一步推進對高中物理思想方法的教學。

關鍵詞：高中物理；物理思想方法；思維品質

培養創造性人才是當前我國教育的重要使命，素質教育、有效教學是當前高中教學教研的主旋律，要實現這些目標都離不開良好思維品質的培養。思維品質是思維活動中智力與能力在個體身上的表現，是人的思維的個性特征。思維品質的高低是思維能力強弱的標志。在傳統教育理念的影響下，對物理知識的教學依然占據著高中物理教學的主陣地，思想方法方面的教學未能得到足夠的重視。思想是指導行為的觀念或意識，方法是思想的具體化反映，二者常統稱為思想方法，物理思想方法是物理學中獲取知識、解決問題所采取的各種手段或操作的總和，是物理學科的認識方法與思維體系。良好的思維品質不是生長在堆砌的物理公式原理之上，而是茁壯地成長于各個問題提出與解決的思維過程中。笛卡兒說過：“最有價值的知識是關于方法的知識。”與概念、規律相比，思想方法更具智能價值，物理教學中很大程度上決定學生知識儲存和能力發揮狀況的是思想與方法的教學。本文通過一些高中教學實例探討物理思想與方法的教育對學生思維品質的提升與影響，以獲得對物理思想與方法教育重要性更具體、更深入的認識。

一、誘導學生建構概念，提升思維深刻性

思維深刻性是指思維活動的抽象程度和邏輯水平，集中表現為在智力活動中善于深入地思考問題，透過現象看本質，知其然又知其所以然，抓住事物的規律，預見事物的發展進程。

高一學生剛接觸高中物理就遇到質點這個較為費解的理想模型，教師若僅從定義及條件方面照本宣科，泛泛地列舉一堆實例介紹，絕大部分學生學完后只是機械地記住了物理中有這樣一種概念，但為什么要建立這樣的概念不知所以然，對概念的認識只是浮于表面，這樣對學生思維水平的提高毫無幫助。倘若我們抓住眼前的實例進行深入探討，效果會有所不同。在已提供刻度尺等測量工具的條件下請學生定量地測量出黑板擦在黑板上移動的距離，這個問題學生剛聽到會覺得很簡單，但仔細一想，問題就來了，黑板擦本身有形狀、有大小，怎樣確定黑板擦的初始位置、終點位置，應如何處理？一件每天都能見到的小事馬上給學生帶來思維的撞擊，用黑板擦的一個點代表黑板擦，可是用什么點呢，用不同的點測量出的數據不同怎么辦，在什么情況下這些數據是相同的或這些數據的差異是否可以忽略……這一系列問題串的呈現與處理把理想模型方法中抓住主要因素忽略次要因素的研究思想平易近人地展示在學生面前，這不僅讓學生對質點概念的理解得到深入，更對后面點電荷、單擺、理想氣體等一系列理想模型的理解與運用點撥了思維，這對訓練學生思維的深度無疑是有幫助的。等效法、比值定義法、類比法在建立概念中也很常用，學習這些方法的應用都可以幫助學生深入地理解概念并提升思維深刻性。

二、啟發學生探索規律，提升思維敏捷性

思維敏捷性是指人的思維速度和效益，表現為“見微知著”，能迅速覺察出事物在發展中的趨向、端倪和征兆。

物理學的研究對象之一是物質的運動規律，在長期艱辛的探索過程中，科學家們積累了豐富的探究方法，形成物理思想與方法，它不僅揭示了已知規律的發現過程，也揭示了規律的本質與應用條件，并給探索未知的規律提供了方法與手段。在中學教學中，展示歷史上物理規律的探索過程及探索方法是訓練學生思維敏捷度的重要手段，巧妙的方法、精辟的思想逐漸滲入學生的腦海中生根發芽，培育出敏銳地觀察現象、捕捉規律、發現新知的思維能力。伽利略斜面沖淡引力法探索自由落體規律，理想實驗法克服實際阻力無法消除的實驗障礙揭示運動與力的關系，開普勒歸納法、猜想與假設法發現開普勒三定律，牛頓猜想與假設法、對稱法等發現萬有引力定律，庫侖類比法發現庫侖定律，安培類比法提出分子電流假說，法拉第對稱法探索磁生電，焦耳控制變量法、猜想與假設法發現焦耳定律；邁爾等科學家守恒的思想發現能量守恒定律等都是中學教材中著名的探索規律的史實，其中思想與方法的運用應做濃墨重彩的介紹，它們一定會對學生的思維帶來啟發，同時也帶來了科學研究的興趣與信心。還有一系列的探究課，在探究過程中指導學生應用相應的思想與方法敏銳地發現規律，通過真實的訓練與體驗，也必定能顯著地提升學生思維的敏捷性。

三、指點學生設計實驗，提升思維獨創性

獨創性即思維活動的創造性，思維創造性程度高的人在思維活動中不墨守成規，求異，求變，能創造性地提出異于前人或他人的新穎觀點或獨特創見。

物理學是一門以實驗為基礎的科學，物理實驗中包含有豐富的物理思想和科學方法，每一個實驗都有它獨到的設計意圖，它是培養學生創造性思維能力的有效途徑。物理實驗并非只是讓學生觀察現象、記錄數據、得出結論的實踐活動，更重要的是讓學生感受過程、體驗方法。物理思想與方法通常隱身在實驗過程中，它需要教師把它點化，引導學生去學習領悟。觀察微小形變和卡文迪許扭稱實驗的放大法，探究滑動摩擦力與什么因素有關的控制變量法，探究彈簧彈力與彈簧形變量關系實驗中的平衡法、圖象法，驗證力的合成遵守平行四邊形定則實驗中等效替代的思想與對比的實驗方法，測量電源電動勢與內阻實驗中的外推法，雙縫干涉測光的波長中測量條紋間距和測量油酸分子直徑實驗中測量油滴體積的累積法等教材中的實驗思想與方法都能夠給學生帶來很多啟示。教材中實驗儀器的設計也富含物理思想與方法，適當地給學生講解也會讓學生有很多收獲，如，電表設計中電流與安培力的轉換法、安培力偶矩與游絲力偶矩的平衡法、游標卡尺的錯位放大法、螺旋測微器的螺旋放大法等。

四、引導學生解決問題，提升思維靈活性

思維靈活性是指思維活動的靈活程度，靈活性強的人，智力方向靈活，善于從不同角度與方面全面分析、思考、解決問題。

高中物理新課程標準在課程總目標中指出應讓學生能應用所學的物理知識和科學探究方法解決一些生活、生產中的問題，讓學生了解物理與技術、經濟和社會的互動關系，有將科學服務于社會的責任感。學生學習物理的過程也是一個不斷學會解決問題的過程，只有這樣才會讓學生覺得學習物理是有用的、有意義的，否則只有一堆空洞的理論很難讓學生有學習興趣。在不斷地解決問題過程中，人們也逐漸總結積累出很多解決問題的思想與方法，這些都值得借鑒與應用。模型法、整體法與隔離法、合成與分解的方法、守恒的思想、圖象法等是高中物理中最重要、最常用的方法，逆向思維法、假設法、轉換法、補償法、微元法等會給解決特定的問題帶來驚喜，這些方法的應用與學習有助于提高學生思維的廣度，培養發散性思維，在解決新的問題中還可能創造性地催生出新的方法，思維靈活性的提高由此可見一斑。

五、激勵學生勇于質疑，提升思維批判性

思維的批判性指思維活動中善于嚴格地估計信息和精細地檢查思維過程的智力品質。思維批判性程度高的人善于獨立思考，不容易受他人的影響和暗示，對事物能夠從多角度觀察、調查、審視，能大膽提出質疑或新觀點。

古人云：“學貴有疑，學則須疑，疑是思之源，思是智之本。”只有學生不一味迷信書本、老師、權威，他們才會有自己的思想，才會迸發出創新的思維，鑄就創造新知的能力。在教學中培養學生的批判意識和質疑精神是必要且重要的，不同的物理條件下物質運動會呈現出不同的特征與規律，唯有謹慎周全的思維習慣、質疑的眼光審視思路，才能作出客觀恰當的分析與判斷，可見臨界法與極值法的應用可以充分訓練分析者的批判性思維，提升思維的批判性品質；科學發展的過程本質就是一個質疑與批判的過程，地心說與日心說的爭辯、運動與力的關系的探索、相對論對經典力學的變革、原子模型的猜想等都是教材中著名的史實。猜想與假設法是科學家常用的發現物理規律的思想方法，當傳統理論與實驗事實發生了沖突，邏輯推理禁錮了思維的腳步，猜想與假設法可以啟發分析者批判地審視問題，從一個全新的角度思考問題也許就開辟了新的解決問題的途徑。挖掘教材中的歷史題材，介紹科學家應用猜想與假設法發現規律的思維過程，一定能促進學生思維批判性的提升，逐步培養學生的創造性思維。

六、指引學生整理專題，提升思維系統性

思維系統性是指思維活動的有序程度，以及整合各類不同信息的能力。系統性思維簡單來說就是對事情全面思考，運用一種簡化的手段來重新規劃我們所掌握的知識和信息，使它們精簡有序，并給我們帶來整體觀。系統性是客觀事物的基本屬性，思維的系統性是客體系統性的反映，是正確思維的前提。

理論與實踐表明對于學過的知識，在沒有系統地整理以前往往讓人覺得零亂無序，難以記憶，且認識只能停留于粗淺的感性層面，若經過比較、分析、歸納、分類后就會讓人覺得條目清楚便于記憶，且易達到較為深層的理性認識，進而快速提取應用。構建物理模型法、守恒的思想、圖象法等都是解決物理問題的最常用、最重要的方法，高中物理模型有客體模型、條件模型、過程模型，守恒的思想有能量的、動量的、電荷的、質量的守恒，圖象法反映物理規律，力、熱、光、電……中比比皆是，抓住點、線、面是不變的法則，以這些思想方法為線索對相關知識問題進行專題歸納、整體把握，對增強學生思維的系統性，提高學生遷移運用知識及方法的能力，必定帶來顯著的效果。其中整體方法解題的歸納對發展學生思維系統性更具發展功能，將客體或過程的整體視為研究對象，并把相應的問題類型整合為專題，無處不體現著整體與系統的觀念。

實際上任何一種思維過程都不僅僅提升了思維的某一方面品質，各方面品質往往是相互依存、相互促進的，但矛盾總有它主要與次要的方面，重點論指出只有抓住矛盾的主要方面才使問題得以解決，眉毛胡子一把抓，最終搞不清問題的真面目。本文通過高中物理各類教學中的一些實例具體分析，雖是借助思想方法的教育對學生思維某一方面品質的提升作用，但綜合起來結果是更實際、更全面地認識高中階段物理思想與方法教育對學生思維品質的影響。物理思想與方法是無數科學家經驗的積累、智慧的積淀，是物理教學的精髓和靈魂，是啟迪學生思維、提升學生思維品質的金鑰匙，高中物理教師應在日常教學中切實加強對思想方法的教育。

參考文獻：

[1]張憲魁.物理科學方法教育[M].青島：青島海洋大學出版社，2000.

[2]朱龍祥.物理教學思維方式[M].北京：首都師范大學出版社，2000.

[3]葉建柱，蔡志凌.物理教學中的邏輯[M].北京：科學出版社，2013.