中學物理教學中科學思維的培養

張彥博

【摘要】中學物理教學中教師如何發掘教材內涵，將科學思維創新意識貫穿于教學活動之中是教學難點。本文根據多年教學實踐，結合物理學科特點和相關內容，從三個方面物理規律的普遍性和特殊性，量變到質變思維的轉換和明辨規律內部的對立和統一的思考進行闡述，以期對培養學生的科學思維，形成科學方法提供參考作用。與常規教育有機地、和諧地融為一體，反過來再用這種思維方法指導物理的研究和學習。

【關鍵詞】中學 物理教學 科學思維 培養

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）06-0083-01

加強素質教育和創新教育，是當今教育的重點，也是世界教育改革的關鍵所在，其核心是對思維方法的培養[1]。各學科應結合本學科特點、內容，把創新意識、思維方法的培養有機的寓于具體的教學過程當中，而如何將其與常規教育有機地、和諧地融為一體是教學難點。本文結合教學實踐，對中學物理教學中教師如何發掘教材內涵，將創新意識、思維方法貫穿于教學活動中，談點自己的認識，以對中學物理教學提供參考意見[2]。

一、掌握規律的普遍性，抓住規律的特殊性

在研究物體運動的規律時，其規律與表征運動規律的物理量存在普遍性和特殊性規律。例如在振動和簡諧運動規律教學中，由于它是機械運動的一種形式，可以指導學生掌握用描述一般運動的幾個物理量像位移、速度、加速度、受力等分析簡諧運動的規律，但僅這樣描述還不夠，由于它表現出來周期性新的特征，根據新特征，及時引導學生理解回復力、周期、頻率和振幅等特殊物理量來描述，這樣更加恰當、全面、簡便；又如學習交流電時，可以把直流電中的一些概念和規律用于描述交流電，但由于交流電有自己的特征，為此在描述時引出周期、頻率、相位、有效值等新的物理量，交流電路中的元件除電阻外，還有電感和電容等新元件，其電路也有新的規律性東西。這樣在學習物理過程的許多地方，都可以從認識規律的共同特征方面入手，再進一步認識它的不同特征。

從思維方法論看，由于規律的普遍性原理揭示了事物發展的普遍原因和根據，它給我們指出了科學地觀察事物和解決問題的總方向，由于規律特殊性在解決某一問題時要抓它的主要方面，以解決某一問題多樣性的特征，這給出了研究和解決物理問題的基本方法；例如，翻開物理書，就有質點、點電荷、簡諧運動等模型，這些模型就是將實際物體、實際過程等在某種條件下的近似和抽象，這是規律的主要方面，是認識上的飛躍，是一種基本方法。這里重要的是通過這種方法，使學生自覺的想象、推理、抽象，潛移默化地培養普遍性的思維方法。

二、應用量變到質變規律的思維，找準質變點

物態變化、物質運動中的臨界狀態就是物理現象的質變點。教學中，找準這些質變點，就能進一步理解其規律。如力學中，豎直上拋運動、自由落體運動的過程。（最高點為質變點），彈簧在外力作用下發生永久形態的過程（彈性限度為質變點），物態變化過程（熔點、凝固點、沸點就是質變點）；地球表面附近發射人造衛星，速度變化與軌道變化中（第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度是質變點）。光學中，光的直線傳播與衍射（l≤λ，l為障礙物大小，λ為波長，就是質變點）；反射、折射到全反射（i=C，C為臨界角，是質變點，）；透鏡成像時從縮小到放大，從倒立到正立，從實像到虛像（u=2f，u=f是質變點）。電學中，相距一定距離的兩個帶有相反電荷的物體間電勢差達到一定值時引起放電現象的過程（擊穿電壓為質變點）等；找質變點的過程是科學思維也是創新思維的過程，就是認識事物時，量變到質變的過程，是認識物理現象和學習物理的過程。通過發掘教材中的例證，指導學生找準臨界狀態，找準質變點，并進一步認識到任何事物變化總是從量變開始，量變到一定程度自然會引起質變，出現新的規律，從而使學生更加明白，知識積累與科學創造理應如此，人的點滴行為與正確的人生觀的形成也是如此，從而悟出做人的道理。

從思維方法論看：量變到質變、演繹法是創造性思維方法。譬如在較短時間里，“以恒代變”，像瞬時速度的定義法；在較小范圍內，“以直代曲”，像曲線運動時重力做功的求法；從真實現象到無限逼近的方法，像伽利略的理想實驗，像牛頓發射衛星的思路等都采用這種思維方法。這是研究和解決物理問題，學習物理知識及處理物理問題的一種方法，也是科學發明的一種有效途徑。

三、理解對立統一規律，分析規律內部的對立性

自然界中運動的發展是基于其內部固有的矛盾性。同樣創新思維也是規律斗爭的結果。在每一個物理現象中，找出其物理過程的內部規律，分析矛盾雙方的地位、作用和變化，就可以清楚的認識該過程的發展變化。例如，用細繩系一小球在光滑的水平面上做勻速圓周運動，小球具有一定的速度，小球力圖沿其速度方向（切線方向）做勻速直線運動，這是內因和根據，而小球受到繩子拉力是外因和條件，某一瞬間如果繩子斷裂，則這種平衡被破壞，作離心運動最后在新的速度和軌道上達到新的平衡。在分子引力和斥力，物態變化，電磁場理論，電磁感應現象，楞次定律，能量轉化與守恒等許多重要內容上，都發現和印證了規律的雙方互相依存，并在一定條件下各自向自己相反的方向轉化。眾所周知的牛頓第一定律和第二定律的核心，是深刻闡明了慣性（質量）、力和加速度三者間的辯證關系：一方面，由于物體間的相互作用迫使物體的運動狀態改變，另一方面，由于物體的慣性要保持原有運動狀態不變，這對矛盾規律既相互對立又相互依存，斗爭結果共同決定了物體運動狀態的改變，及決定了物體產生的加速度。教學中應該有意識地通過這些具體事例，解釋有關物理現象和過程中各個對立面的相互作用，從而使學生認識水平不斷地提高；認識到事物內部的矛盾的對立性是事物運動、變化、發展的源泉。物理創新思維正是這種現象和過程的發展與變化的對立面相互作用的結果[3]。

中學物理教學中就應不斷發掘教材內涵，不失時機培養創新意識思維方法，從而使學生形成正確世界觀，建立正確的方法論，反過來促使新的物理知識的學習，達到一石二鳥的目的。

參考文獻：

[1]費建光.淺談高中物理教學如何培養創新能力[J].黑龍江科技信息，2009，22：139.

[2]陳曉軍.淺談高中物理實驗教學與創新能力培養[J].物理教學探討，2013，7：4-6.

[3]毛澤東著《矛盾論》《實踐論》.

[4]蔡衛東著《原因與結果》。2011年中國華僑出版社.