誘導(dǎo)和發(fā)展物理思維基本途徑的探討

張晶

摘 要：物理學(xué)的自身結(jié)構(gòu)和規(guī)律賦予物理思維具有實(shí)驗(yàn)性、嚴(yán)密性和創(chuàng)造性的基本特征。以誘導(dǎo)和發(fā)展學(xué)生物理思維準(zhǔn)則是物理教學(xué)的一般規(guī)律之一，在物理教學(xué)中，教師需要把握基本特征，探索誘導(dǎo)和發(fā)展物理思維的基本途徑，從而有效地形成和發(fā)展學(xué)生的物理思維。

關(guān)鍵詞：物理思維；誘導(dǎo)；發(fā)展

物理思維是人們在觀察物理現(xiàn)象、進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)獲得的感知基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析、綜合，從而得出物理概念、定律，并提出假說的認(rèn)識活動。物理思維中有邏輯思維（抽象思維），同時也有形象思維。它是理論思維在物理科學(xué)中具體表現(xiàn)形式。

在整個物理教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，都應(yīng)注意形成和發(fā)展學(xué)生的物理思維。一般地說，在觀察和實(shí)驗(yàn)、形成概念和定律、并應(yīng)用知識解決物理問題的過程中，思維活動比較活躍，教師應(yīng)予注意。中學(xué)生物理思維的形成和發(fā)展，受青少年心理和生理發(fā)展的制約，一般是從具體形象思維逐步發(fā)展為抽象邏輯思維，再提高為創(chuàng)造性的能動思維。我們應(yīng)該遵從客觀認(rèn)識，抓住思維活動活躍的環(huán)節(jié)，結(jié)合具體的物理教學(xué)內(nèi)容，有目的、有步驟、有計劃地形成和發(fā)展學(xué)生的物理思維。

一、在觀察和實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)形象思維和邏輯思維

學(xué)生在進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)時，觀察到的現(xiàn)象往往是表面的、片面的，屬于感性認(rèn)識。要上升到理性認(rèn)識就有一個由表及里、由此及彼、由現(xiàn)象到本質(zhì)的分析、推理思維過程。教師應(yīng)該注重這個過程的思維過程，積極地引導(dǎo)學(xué)生完成認(rèn)識飛躍，致力于物理思維的培養(yǎng)。

如何通過觀察和實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的思維呢？一般的做法是：首先，提出帶啟發(fā)性的問題，讓學(xué)生邊思考邊觀察，從“是什么”逐步發(fā)展到“為什么”。例如，在演示分子內(nèi)聚力的實(shí)驗(yàn)時，讓學(xué)生觀察兩個粘在一起的鉛塊能吊起重物，教師可提出“這是什么力？是大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的嗎？是萬有引力嗎？”等問題來啟發(fā)學(xué)生思考，調(diào)動學(xué)生思維。然后，在觀察的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析、歸納、推理。如在講波的干涉時，可放映有關(guān)視頻，使學(xué)生觀察到兩列水波的干涉條紋，明白何謂相干波源。接著放映相干波源發(fā)出的波的疊加視頻，讓學(xué)生考察空間某確定點(diǎn)兩列波的疊加情況，找出疊加后該位置質(zhì)點(diǎn)的合振動總是加強(qiáng)的一系列的點(diǎn)，連接起來，總是減弱的一系列點(diǎn)，再連接起來，就能得出干涉圖樣。最后又演示水銀波，聲波等的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識到干涉是一切波的共性。教師這樣循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、推理，抓住事物本質(zhì)、共同屬性，由感性上升為理性，發(fā)展了學(xué)生的邏輯思維。

二、在形成概念和掌握規(guī)律過程中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析和綜合、比較和概括、歸納和演繹等思維活動，形成和發(fā)展物理思維

分析是從整體到部分的思維過程，其逆過程就稱之為綜合。例如在熱學(xué)教學(xué)中，探索氣體狀態(tài)的變化規(guī)律，教師可根據(jù)氣體由初態(tài)到終態(tài)的變化過程進(jìn)行的特征，先分析，后綜合。即分別令三個狀態(tài)參量中之某量不變，研究另兩個量間的關(guān)系（部分），最后才綜合為氣體狀態(tài)方程（整體）。

比較是確定事物的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)的一種思維方法。它以分析為基礎(chǔ)，將不同的對象進(jìn)行對比，分清異同，抓住事物本質(zhì)，突出矛盾的同一性和特殊性。概括是把得到的本質(zhì)特征綜合起來，并推廣到一切同類事物中去的思維方法。例如，有經(jīng)驗(yàn)的教師常將電場強(qiáng)度和電勢、靜電場和重力場、萬有引力和庫侖力等概念和定律進(jìn)行對比，認(rèn)識到物理本質(zhì)、定義方式、單位等方面的異同。還可將某類定義式相類似的概念綜合考慮，概括出這類概念；雖物理涵義不盡相同或相似，但定義手段（如用比值）是相同的。

歸納是從個別（特殊）到一般的推理過程，它是以具體的感性認(rèn)識為基礎(chǔ)，從一系列單獨(dú)事物的特性中抽象概括出一般性的結(jié)論或原理的一種思維方法。演繹是從一般到個別（特殊）的推理過程，即從一般的原理、定律出發(fā)，推導(dǎo)出新的結(jié)論的一種思維方法。歸納是演繹的基礎(chǔ)，演繹是歸納的發(fā)展和指導(dǎo)。

譬如，在講述簡諧振動到單擺的內(nèi)容時，首先從彈簧振子的振動（個別）推理出受回復(fù)力作用的振動叫簡諧振動（一般），這是一個歸納過程。然后，從受回復(fù)力作用下的振動叫簡諧振動這個一般原理出發(fā)，分析單擺在擺角時受回復(fù)力的作用，推導(dǎo)出單擺的擺動是簡諧振動的新結(jié)論，進(jìn)而導(dǎo)出單擺周期，這是演繹推理過程。學(xué)生的歸納和演繹思維的發(fā)展，有利于從特殊事例得出一般性結(jié)論，形成概念和定律。也有利于由定律出發(fā)，建立新的定律（或規(guī)律）。

三、在應(yīng)用物理知識、解決物理問題時，形成和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性的能動思維

解決物理問題是一個復(fù)雜的思維過程，教師應(yīng)注意調(diào)動學(xué)生的想象力，提出假設(shè)，設(shè)立理想化模型、條件和實(shí)驗(yàn)，把實(shí)際的、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為理想的簡單問題來處理。理想化模型有質(zhì)點(diǎn)、剛體、彈簧振子、單擺、理想流體和理想氣體等等；理想化的條件有力學(xué)中的無摩擦、電學(xué)中的導(dǎo)線無電阻等等；理想化的過程有熱學(xué)中的氣體等容、等溫、等壓變化過程等等。理想化的處理能抓住物體在所討論現(xiàn)象中起主要作用的性質(zhì)和條件，從而簡化問題研究過程。

物理教學(xué)中還包含有理想化的實(shí)驗(yàn)，如用檢驗(yàn)電荷（理想化的）置于靜電場中，考察電荷的受力或所具有的能量（電勢能），研究靜電場的力的性質(zhì)或能的性質(zhì)。置入電荷不影響被研究的靜電場，這就是理想化的處理。這類理想化的實(shí)驗(yàn)以真實(shí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，科學(xué)事實(shí)為依據(jù)，對實(shí)驗(yàn)過程運(yùn)用邏輯推理和理論分析，突出主要因素，排除次要因素，設(shè)想理想過程以揭示事物的內(nèi)在聯(lián)系。

理想化的處理過程中的思維是一種能動的創(chuàng)造性的思維，對青少年學(xué)生來說，注意在解決物理問題的過程中形成和發(fā)展這種思維，只是人才培養(yǎng)的需要，應(yīng)予極大重視。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱鐵成.物理思維特點(diǎn)談[J].現(xiàn)代物理知識，2003（01）.

[2] 陳菊梅.構(gòu)建明晰的物理圖像，培養(yǎng)學(xué)生深刻的物理思維[J].高等教育研究學(xué)報，2010（04）.

[3] 許湘.基于建構(gòu)主義理論的物理思維培養(yǎng)對策研究[J].科技展望，2016（26）.