在解題中培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力

葉冬梅

【摘要】在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在物理解題過程中存在思路不清、邏輯不順的問題。由于“算法”給出的是清晰、規(guī)范、系統(tǒng)的思維和解題過程。因此，在物理解題過程中，將“算法”思維應(yīng)用于建構(gòu)和求解過程，對(duì)“物理解題”形成規(guī)范化流程以及邏輯思維能力的培養(yǎng)具有一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】算法：物理解題：邏輯思維

引言

人類解決問題的思維方式通常有兩種：推理、算法。推理方式是從抽象的公理體系出發(fā)，通過演繹推理和歸納解決給定的問題的思考;算法方式是從具體的操作標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，通過構(gòu)建和實(shí)施思維模式來解決問題的操作過程。

以上兩種思維方式在中學(xué)物理解題過程中都有涉及，更多的時(shí)候是算法的一種應(yīng)用。算法思維就一類問題分解成清晰的指令和系統(tǒng)的步驟，幫助學(xué)生理清思路，形成規(guī)范化解題流程，對(duì)邏輯思維能力的培養(yǎng)起著重要的作用。

一、算法的意義

算法是通過明確的指令，利用確切而完備的描述來解決問題。算法是通過系統(tǒng)機(jī)制解決問題的系統(tǒng)方法，一個(gè)問題分成幾個(gè)小問題，用小步驟逐一解決，最后將小步驟整合成為規(guī)范化流程，形成系統(tǒng)的解決方案。

算法思維在數(shù)學(xué)、科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也加快著人類和世界發(fā)展的腳步。實(shí)際上算法思維方式是在利用一系列包含思維邏輯的有限步驟去解決一個(gè)待解決的目標(biāo)。當(dāng)然，一個(gè)問題可以通過各種算法達(dá)成目標(biāo)，但是存在一種相對(duì)最優(yōu)的算法，簡化了過程和步驟，使同一類問題具有了相同或者相似的思路與方案。

二、中學(xué)生物理解題過程中的短板

在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)層次不同的學(xué)生存在兩點(diǎn)差異，一是學(xué)習(xí)主動(dòng)性差異，直接導(dǎo)致學(xué)生對(duì)程序性知識(shí)的掌握程度不同。二是思維能力的差異，這反映在對(duì)知識(shí)運(yùn)用能力的差異上，比如，歸納、舉一反三的能力，這些差異也就體現(xiàn)在解題的過程中。

解題過程需要學(xué)生在心中形成一套知識(shí)體系，包括對(duì)程序性知識(shí)的梳理和解題思路的形成。有些問題的解決可以采用試誤式，學(xué)生在剛接觸物理的時(shí)候，章節(jié)作業(yè)針對(duì)性強(qiáng)，每道題目的知識(shí)點(diǎn)類似，學(xué)生普遍使用試誤式的方法，也會(huì)發(fā)現(xiàn)比較好用。但是學(xué)習(xí)到了一個(gè)階段，作業(yè)練習(xí)綜合性強(qiáng)，試誤式顯得越來越吃力，所以學(xué)生需要形成新的解題方式，即頓悟式解題。格式塔心理學(xué)提出“頓悟”在解決問題中發(fā)揮的重要作用，將已有的知識(shí)體系進(jìn)行梳理，通過一定的步驟將已知結(jié)構(gòu)和目標(biāo)結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起，最終形成規(guī)范的套路和一定的章法。對(duì)于高中生解題過程中基本上都是采用試誤式和頓悟式結(jié)合的方法。學(xué)生在這方面十分欠缺，對(duì)于一個(gè)類型的題目沒有方法或者根本沒有意識(shí)將他們聯(lián)結(jié)形成系統(tǒng)，遵循一定的邏輯思維進(jìn)行分析，這也是學(xué)生在高中陷入題海戰(zhàn)術(shù)，但收獲不大的原因。作為一名高中物理教師，在教授知識(shí)的同時(shí)，還需要灌輸解決問題的理念，培養(yǎng)學(xué)生的思維邏輯能力。

三、算法思想指導(dǎo)物理教學(xué)，形成“解題算法”

若采用有效的思維方式（算法），并將其應(yīng)用于物理解題過程中，可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的梳理和知識(shí)模塊的重組能力，跳出某一個(gè)小點(diǎn)，可以站在一定高度，從整體把握解題的過程。

算法需要一個(gè)明確的目標(biāo)，包括從條件的等級(jí)順序，知識(shí)過程中的因果關(guān)系和它們之間關(guān)系的意義。算法從某種程度上來說，就是一種連接知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，它為我們提供了連接新舊知識(shí)的橋梁，簡化了解決問題的過程。對(duì)于同一類題目，我們可以省下很多重復(fù)的無效時(shí)間，提高了效率。著名發(fā)展心理學(xué)家讓·皮亞杰認(rèn)為，解題者一旦掌握了邏輯結(jié)構(gòu)就可以有效地解決問題，我們的學(xué)生能掌握邏輯結(jié)構(gòu)，就可以應(yīng)用于各種問題的解決。

物理解題的思維方法對(duì)象是陳述性知識(shí)，而每個(gè)學(xué)生對(duì)這些“知識(shí)模塊”的掌握程度以及對(duì)他們內(nèi)在聯(lián)系的理解各不相同，也就是程序性知識(shí)習(xí)得的能力各有不同。因此，“算法思維”應(yīng)用于“物理解題”過程中，根據(jù)題意，有時(shí)可以省略或簡化其中的一些環(huán)節(jié)或步驟，關(guān)鍵在于學(xué)生解題目的明確，選取本題適合的過程，這也就訓(xùn)練了學(xué)生的思維邏輯能力和整合歸納的能力。

在高一階段，知識(shí)點(diǎn)不多，老師可以手把手教學(xué)生對(duì)于一道題目如何形成算法，比如受力分析流程、涉及摩擦力類型、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)相結(jié)合類型。經(jīng)過幾次磨合，學(xué)生會(huì)對(duì)形成算法的過程有了解，慢慢地可以自己對(duì)新題進(jìn)行應(yīng)用，而且學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)前段知識(shí)的習(xí)得，實(shí)際就是后階段算法中的一個(gè)小部分，每個(gè)小部分的重組就會(huì)形成一個(gè)新的算法。高二后階段和高三主要開始復(fù)習(xí)，是對(duì)算法的不斷熟悉和應(yīng)用，這個(gè)階段主要靠學(xué)生自己對(duì)知識(shí)的構(gòu)建和重組，但這個(gè)過程依仗于前階段知識(shí)的掌握程度，基礎(chǔ)是關(guān)鍵。所以高一階段對(duì)于算法思維的應(yīng)用是非常有必要，也是非常有效的。在教學(xué)過程中，特別是復(fù)習(xí)階段，羅列每部分典型例題的相關(guān)例題，整理出適合學(xué)生理解和記憶的“算法”過程，這可以幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)加深印象，應(yīng)用起來更加得心應(yīng)手。

結(jié)語

除了以上說的學(xué)生們解一類題目所用的解題步驟，其實(shí)在我們的日常生活中，我們所思所做的一切的行為順序也是一種算法方式。比如老師上課時(shí)候通常遵循的教學(xué)步驟，流水線上每一道工序以及這個(gè)整體，做一件事情的流程等，這些都對(duì)現(xiàn)代生活甚至文明的發(fā)展有深刻的意義。

“試圖把事物陳述為算法比我們只用傳統(tǒng)方式理解事物要深刻得多”。算法是自然創(chuàng)造給人類的智慧，是一種通用的法則，和哲學(xué)、科學(xué)、語言一樣是藝術(shù)的存在。不僅是在物理解題中，在生活生產(chǎn)中加以應(yīng)用，都能給我們的生活提供極大的便利，為我們創(chuàng)造更多的財(cái)富。

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