大學物理教學中物理思想和方法教育的策略探析

王強　王加梁　吳宗流　文曉霞　馮友君

摘 要 作為大學物理教育的重要組成部分，物理思想和方法教育能有效培育學生的終身學習能力。基于此，探討了如何激發學生發現物理思想和方法的意識，闡述了物理思想和方法的判斷原則，并以歸納法教學為例，建構了“還原”、“顯化”和“再生”三個教學實踐環節。這不僅使學生獲得方法論上的收獲，也體現了“以學為中心”的教育理念。

關鍵詞 物理思想和方法 教學策略 歸納法

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.06.037

The Strategy Analysis of Physics Thought and

Method Education in College Physics

WANG Qiang[1]， WANG Jialiang[1]， WU Zongliu[2]， WEN Xiaoxia[1]， FENG Youjun[1]

（[1]College of Information and Engineering， Sichuan Tourism University， Chengdu， Sichuan 610100；

[2]Wanzhou NO.2 Senior High School， Chongqing 404000）

Abstract As an important component of college physics education， physical thought and method education could effectively cultivate the ability of lifelong learning for students. Accordingly， How to arouse students' consciousness of discovering physics thoughts and methods， expounded the judgment principle of physical thought and method， and established "restore"， "reveal"， and "regenerate"， three links of teaching practice， with induction education as instance. It makes students acquire methodology， and further reflects an education idea "learning is the center".

Keywords physical thought and method； teaching strategy； induction

按照一般的理解，“物理思想”是指物理學家或物理工作者在物理發現、物理傳播及物理應用過程中形成的典型的、意義重大的、并對后來影響深遠的思維方式的總和，一般由物理方法升華而來，主要包括假設思想、比較思想、等效思想、對稱思想、守恒思想、轉化思想、可逆思想、相干思想、量子化思想、相對論思想等。[1]“物理方法”是指在物理理論的創立、物理體系的建構以及在物理理論學習與傳播過程中所采取的一般思維手段和操作步驟的總和，主要包括自然觀察法、實驗觀察法、比較與分類方法、分析與綜合方法、歸納與演繹方法、理想化方法、類比方法、假說法、比值定義法、疊加法、控制變量法、乘積定義法、數學方法、整體方法、隔離方法等。[2]概言之，物理思想和物理方法是能夠反映物理學本質規律和研究特點，并對學生學習與發展起核心作用的那些基本思想和方法。回到大學物理課堂教學中，無論是傳授知識、點撥思維，還是拓寬視野、解決問題，教師在設計和組織教學時都需要解決好三個操作性問題：一是如何有效發現教材中的物理思想和方法？二是如何準確判斷教材中的物理思想和方法？三是如何深入實施物理思想和方法教學？

1 注重引導：激發學生的發現意識

一般來說，大學物理教材是以物理概念和規律的內在邏輯進行組織和編排的，因此，要引導學生有意識地發現蘊藏在大量概念和規律背后的思想和方法，教師需要依據“1+X”的模式讓物理思想和方法浮出水面。其中“1”是指在課堂中處于核心的物理概念和規律，“X”是指與物理概念和規律建立相伴而來的若干物理思想和方法。

那么，圍繞課堂核心概念和規律建立而來的物理思想和方法，教師如何引導學生有意識地發現教材中的物理思想和方法？基于筆者的教學實踐，教師需要掌握三個實踐要點：一是順序性，即物理思想和方法隨著物理概念和規律的形成依次出現。比如，對“牛頓運動定律”進行深入分析，就會發現其中每一個定律背后都有典型的物理思想和方法：牛頓第一定律——理想化方法，牛頓第二定律——實驗觀察法、歸納演繹法，牛頓第三定律——對稱思想、分析與綜合的方法。二是聯結性，即各個物理思想和方法之間具有內在的邏輯關聯。比如，歸納與演繹法：演繹法是從一般到特殊的思維過程，因而必須有一個普適的原理作為前提，而普適的原理本身是大量個別事物共有屬性的反映，往往又是歸納概括的結果。三是層次性，即各個物理思想和方法之間要有一定的層次和梯度，雖然每一個物理概念和規律的建立會有若干物理思想和方法，但只有一種思想或方法居于中心位置。比如在定義電場強度時，研究對象為點電荷（理想化方法），并用點電荷在某點所受的庫侖力與該點電荷所帶電荷量的比值來定義該場點的電場強度（比值定義法），進而推廣到任意靜止帶電體激發的電場（疊加法），這三種方法中比值定義法居于中心位置。

在引導學生有意識地發現物理思想和方法的過程中，教師需要著重鼓勵學生盡可能清晰有力地把所發現的物理思想和方法書寫、表達和分享出來，并盡量闡明自己對該思想和方法的所思所悟。比如，在講磁場的高斯定理和安培環路定理時，通過回憶電場的高斯定理和環路定理來引入新課，這時，教師就可以鼓勵學生說出兩者之間有怎樣的關系？有哪些物理思想和方法參與？這些物理思想和方法的作用又是什么？如此，教材中的物理思想和方法就會在師生的互動中處于“若隱若現”的激發狀態。