善加引導 關注學生推理思維的培養

摘 要：

科學思維是物理學科核心素養的重要組成之一，這也是初中物理教學必須著力培養的地方.本文從初中生的思維發展特點出發，以“歐姆定律的應用”的教學為例，探討了在初中物理課堂上如何引導學生進行有效地推理，從而促進學生對物理知識的理解，發展他們的推理思維.

關鍵詞：初中物理;推理思維;問題分析

中圖分類號：G632?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2022）05-0091-03

收稿日期：2021-11-15

作者簡介：黃艷（1982.3-），女，本科，中小學一級教師，從事初中物理教學研究.

一直以來，很多學生對初中物理有這樣的誤解：只要記住一些概念和公式，在問題分析時直接套用相關結論就能解決相關問題.誠然，物理學習過程中，學生需要理解并記住一些基本的規律和概念，但同時更需要展開舉一反三的思考，在物理處理中充分利用推理思維，經過抽絲剝繭般的分析達成對問題的解決，這一過程中學生的推理思維也將獲得提升和發展.下面，筆者以“歐姆定律的應用”為例，探討一下初中生推理思維的培養.

1 理解規律是有效推理的基礎

物理研究過程中的推理并不僅僅只是數理邏輯層面的推理，所有的思維過程都應該立足于物理事實，因此深度而有效地把握物理規律是有效推理的基礎.因此，在引導學生進行推理時必須要深度理解物理規律的形成過程，并明確規律的實質所在，切不可機械套用，否則就會犯很多錯誤.

以歐姆定律為例，它源于對電流影響的各項因素之間關系的研究，學生在學習過程中要采用控制變量的方法確認這一事實：當電阻一定時，電流與電壓成正比;當電壓一定時，電流與電阻成反比，進而有表達式：I=UR，這個表達式也可以稱作電流的定義式，它反映為電流受其他因素影響的特點.在教學中，我們也會引導學生對表達式進行變形，有對電阻的表達式：R=UI，也有對電壓的表達式：U=IR.這其實也正是推理思維的運用，但學生需要理解這其中的邏輯關系，即如果是結合電壓和電阻特點來研究電流的特征，這是一種由因及果的推導，但如果是后面兩個表達式，則是由果及因的推導，在引導學生分析時，這一點相當重要，尤其是對公式R=UI的理解.在問題處理中，我們可以通過這個表達式完成對電阻大小的推測，對學生而言，切不可將這個表達式理解為：電阻與電壓成正比，與電流成正比.這正是物理學和數學之間的一點差異，從數學角度而言，上述表達是可以的，但從物理角度來講，這就存在一個邏輯關系的討論，即所謂正比，就應該有相關量之間有著同比例變化的特點，具體來講：針對特定的電路，如果電壓增加為原來的兩倍，是否可以說電阻就變成原來的兩倍;如果電流變為原來的兩倍，是否可以說電阻就變成為原來的一半呢？上述討論顯然是不成立的.因為電阻并非受電壓和電流這兩個物理量制約，所以教師在引導學生應用歐姆定律進行推理時，務必要指引學生厘清規律的本質，把握相關物理量之間的關系特點，這是推理工作有序推進的基礎.

2 正確建立圖景是有效推理的保障

在很多物理問題的分析中，學生需要從已知量的特點出發，正確建立物理圖景，對即將發生的物理過程進行探索，并準確預判相關物理量的特點.就歐姆定律的應用來講，電路是此類問題的主要載體，學生在問題處理過程中，要理清電路圖中各個電路元件之間的關系，具體來講，就是要讓學生能夠從電路圖的角度著手，明確電路元件是串聯還是并聯的關系，電流表或電壓表所測的對象是什么，這些都是學生正確推理的基本保障.

例1 在如圖1所示的電路圖中，R1是定值電阻，R是滑動變阻器，閉合開關后，滑片P由a端滑動到b端時，電壓表示數會_________，電壓表與電流表示數的比值_________.（選填：“變大”、“不變”或“變小”）

這個問題需要學生發揮推理思維來進行處理，正確的推理需要他們能夠先認清電路的結構，從電路圖出發可以先回避電表對電路分析的干擾，即把理想電壓表視為斷路，理想電流表視為短路，在此基礎上可以確認圖示結構是一個簡單的串聯電路，各個電阻和電源、開關串聯而成，最后再將電壓表和電流表放進去研究，確認電流表測定的是整個回路的電流，電壓表在開關閉合后測定的是電阻R1的分壓.思路確定后回歸問題，滑動變阻器的滑片向右移動，其接入電路的長度變長，電阻變大，根據歐姆定律，電路中的電流與電阻成反比，因此電流變小，再根據其推理式：U=IR，就定值電阻R1來講，其電流變小，則分壓變少，電壓表的示數要變小.至于電壓表和電流表的示數之比，這顯然是歐姆定律的一項重要應用——伏安法測電阻，這個比值正是定值電阻R1的阻值，即比值不變.

在上述分析中，學生要善于結合圖形來分析電路結構，從而正確建立物理圖景，并由此展開分析.考慮到初中生抽象思維能力尚在培養之中，為了引導他們合理建立圖景，教師要經常性地以圖形的方式來呈現相關條件，長久下去，學生不僅會適應這樣的一種信息表征方式，他們也會強化相關技能，在自主分析和探索中也會有意識地畫出圖形，并用圖形來分析問題.

3 獨立思考是發展推理思維的支撐

思維獨立性是非常重要的思維品質，不滿從、敢質疑也正是物理研究者的基本素質.在當前物理教學中，我們倡導以探究式教學來建構課堂的原因并不僅僅是因為科學探究是物理學科核心素養之一，更是物理知識形成的可靠途徑，也是推理思維等基本能力發展的重要平臺.在一些物理課堂上，我們經常看到這樣的現象：教師提出問題之后，就急不可待地看著學生，希望他們給出答案.這種姿態是嚴重錯誤的，物理問題的分析需要時間，嚴謹推理更要學生能夠沉浸到問題的剖析之中，這才能得到較為深刻的研究結論，如果問題提出之后，學生就能快速得到答案，這樣的問題還有提出的價值嗎？因此，在教學中，教師提出一個有思維力度的問題之后，要將時間交給學生，讓學生有充裕的時間進行分析和思考，只有通過獨立思考，學生才能檢索自己對知識的掌握程度，才能有效把握問題解決的一般思路.

例2 如圖2所示，R1是定值電阻，R2是滑動變阻器，電源電壓保持不變，當滑動變阻器R2的滑片P向b滑動時，以下說法正確的是（? ）.

A.電壓表V的示數不變，電流表A1的示數變小，A2的示數變大

B.電壓表V的示數變小，電流表A1的示數變大，A2的示數變小

C.電壓表V的示數變大，電流表A1的示數不變，A2的示數不變

D.電壓表V的示數不變，電流表A1的示數變小，A2的示數不變

在“歐姆定律的應用”教學中，這個例題顯然有較大思維力度，教師在問題提出之后，要給予學生時間，讓他們圍繞問題展開分析和討論.問題分析的基本思路是明確的，學生首先要對電路結構進行判斷，如果比較生疏還需要自己繪制簡化電路圖，然后再結合結構的變動和調整來研究各種可能的變化，這里的每一步都需要時間，如果教師讓學生在倉促之間就給出結論，這是非常不合適的.因此，為了讓學生能夠獨立分析，教師不要提前介入學生的自主學習，教師完全可以讓學生思考后進行相互討論，這樣既能有效兼顧學生思維的獨立性，且能讓他們在相互啟發下激活推理思維，提高思維效率.經過分析，學生能夠確認圖2所示結構的電阻R1和滑動變阻器R2屬于并聯關系，電流表A1測定干路電流，電流表A2測定R1所在支路的電流，電壓表V測定并聯結構的電壓.因此在調節過程中，電壓表的示數就等于電源電壓，不發生變化;滑動變阻器的滑片向右滑動，電阻變大，該支路電流變小，考慮到并聯結構的電壓不變，因此另一支路的電流不變，即A2的示數不變，A1對應干路電流要變小，答案選擇D項.

4 注重“活動”是發展學生推理思維的徑路

4.1 引導學生將思維活動和觀察活動結合起來教師在指導學生進行各種觀察活動時，一定要注重情境創設，要讓學生自發地將思維活動與觀察融合起來，只有這樣，學生的觀察才是真正的觀察，否則就只是一種被動的“看熱鬧”而已.就像上述有關聲音傳播與介質之間關系的探索，教師先演示一個基礎的實驗，讓有趣的實驗現象激活學生的思維，讓學生自發地思考：什么原因干擾了聲音的正常傳輸？這也必然導致學生帶著思維來進一步觀察后續的實驗，同時他們還能對前后不同的實驗現象進行比較，這樣的教學操作可以讓學生活動更有效率，同時也能催生出觀察成果.

無論是教師操作的演示實驗，還是學生自主參與的實驗操作，教師一定要指導學生對實驗現象進行描述，因為描述最能激活學生的思維，也只有這樣學生才能更加專注地進行觀察，他們才能把握住實驗過程中的信息，而且學生在進行表述的時候，必然也會對實驗過程中的諸多現象進行分析和對比，如此學生的思維也將更加深度地參與其中，他們的認識也將更加深刻.

4.2 強調觀察活動的目標意識

物理探究過程中的各項觀察活動有別于學生日常生活中的一般性觀察，教師一定要強調一種目標意識，即學生針對某項觀察活動，一定要有具體的觀察對象以及相應的觀察任務，這樣所展開的觀察才更有效率.否則，漫無目的的觀察只能是學生精力的一種浪費.

在關注學生推理思維發展時，我們要提醒他們結合具體問題展開分析，不能采用機械套用現成結論的方式來分析和解決問題，這能讓學生避開思維定勢的束縛之中，促使推理思維的靈活推進.

參考文獻：

[1] 熊春玲.學生自主合作探究學習中存在的問題及對策——以“歐姆定律及其應用”教學為例[J].物理通報，2013（1）：42-43.

[2] 吳燕，周穎華，秦松.人工智能在中學物理實驗教學中的應用探究——以PWM智能調光燈驗證歐姆定律為例[J].物理教學探討，2020（2）：70-72.

[責任編輯：李 璟]