淺談高中物理教學中如何提高學生的抽象思維能力

【摘要】文章以培養學生進階思維品質、促進學生實現深度物理學習為出發點，探討了核心素養視域下的高中物理教學策略，提出完善教學問題設置、滲透物理思想方法、引進小組合作模式等定向培養與提高學生抽象思維能力的方法，意在通過對常規化、模式化高中物理教學形式的革新與完善，更好地突出物理學科的育人價值與作用，為當代高中生全面發展與終身發展助力。

【關鍵詞】高中物理；物理教學；抽象思維能力

作者簡介：王建國（1968—），男，甘肅省隴南市禮縣實驗中學。

物理學是一門以研究物質結構、相互作用及運動基本規律的基礎學科，其不僅與數學、化學、生命科學等學科之間有著極為密切的聯系，同時也在推動人類生產生活方式變革、促進社會進步與科技發展上作出了巨大貢獻。物理是高中課程的重要組成部分。但就目前的高中物理課程教學實踐情況來看，普遍存在學生抽象思維較弱的問題，影響了育人目標的落實。因此，在高中物理課程教學中，教師應采取行之有效的策略對高中生的抽象思維能力進行定向培養。

一、完善教學問題設置，促進學生有效思考

問題是引發學生思維活動的關鍵抓手［1］。在核心素養視域下的高中物理教學中，為了更好地發揮與凸顯出提問對學生思維能力進階、學習效率提升的促進作用，高中物理教師要重視對教學問題的精心設置，通過向學生提出精準導向重難點掌握、關鍵點突破的核心問題，激活學生的思維，讓學生學會運用抽象思維進行主動思考、積極思考，進而實現深度物理學習。

例如，在人教版高中物理必修第一冊“質點 參考系”一課的教學中，在引領學生學習“物體與質點”這一重要物理概念時，高中物理教師可通過優化教學問題設置的方式促進學生的有效思考，鍛煉學生的抽象思維能力。

首先，教師可以利用多媒體設備為學生呈現現實生活中一些常見的物體運動情形，如天空中翱翔的雄鷹、操場上揮灑汗水的足球隊員、游樂場中玩耍的兒童、馬路上行駛的汽車、籃球場上處于不斷運動過程之中的籃球，以此來為學生創設生活化的物理教學情境，在拉近學生與物理課程之間的距離的同時，將學生的注意力牢牢鎖定在物理課堂之中。接著，教師可從上述物體運動情形中提煉出核心教學問題：“如何準確描述雄鷹、足球隊員、兒童、汽車與籃球等物體的運動情況？”驅動學生主動聯系生活實際與物理知識展開思考與探討，進而得出“物體有大有小，且形狀不一，無法全面而又精準地描述出物體的運動情況”這一結論。教師可立足學生這一結論，以問題“如果忽略物體的大小與形狀，將其看為一個點是否能夠描述出它的運動情況？”完成本課課題的揭示，促進學生展開物理抽象思考。

其次，教師可以組織學生應用數形結合的思想方法將上述運動情形中的物體抽象為一個點，并結合圖形描述與表達物體的不同運動情況。如，將翱翔于天空中的雄鷹視為一個點，可忽視雄鷹翅膀的運動情況，僅描述雄鷹從哪一位置移動到哪一位置上；將馬路上行駛的汽車看為一個點，可利用路程、時間和速度的表達式 s= vt，描述出汽車的行駛速度與距離；將籃球視為一個點，可忽略籃球的自轉，僅描述籃球的位置變化。在這個教學過程中，學生能夠充分感知到在物理問題研究中，可以忽視問題次要因素，突出問題主要因素，以及建立理想化物理模型的重要作用與現實意義，其學習潛能與發散思維也會得到相應的激活［2］。在此基礎上，教師可以提出引導性問題：“這種物理建模方法在研究物體運動情況上存在哪些不足？在什么情況下可以將處于運動狀態中的物體看為一個點？什么情況下不能？為什么？”轉換學生的問題思考方向，促進學生的逆向思考。

最后，教師可以對之前所提出的核心問題進行變形，如“研究翱翔于天空之上的雄鷹的翅膀運動方式時，可以將雄鷹翅膀看作一個點嗎？研究行駛于路面之上的汽車車輪的轉動情況時，可以將車輪看作一個點嗎？”引導學生對“質點”這一基本物理概念展開更為多元與發散的思考，使其通過物理建模與物理抽象精準把握“一個物體能否被看作是質點，主要是由所需研究的問題決定的”這一知識點，進而在后續的物理學習與物理質點問題解決過程中學會結合具體問題進行具體分析，規避學習障礙與認知誤區。

“質點 參考系”是高中物理課程的第一課，對高中生學習物理學科知識、解決物理問題起到舉足輕重的作用。在本課中，“了解在什么情況下可以將物體看作質點”是高中生所需把握的關鍵內容，同時也是學生在研究物體運動狀態過程中極易出現障礙的難點。在應用問題導學法引領學生學習本課時，教師應從學生的日常生活中抽象出物理質點問題，并基于實際讓學生以物理建模的方式對不同情況下物體的運動狀態、形態進行分析探討。這樣做不僅能夠讓學生更為精準地把握質點的概念與確定質點的方式方法，還能讓學生在基于經驗事實建構物理模型時，鍛煉、提升自身的物理抽象思維與質疑論證思維，進而實現思維品質與學習品質的進階。

二、滲透物理思想方法，轉變學生思維方式

物理思想方法是物理學科實質內涵的集中體現［3］。在以提高學生抽象思維能力為主要育人目標的高中物理教學中，向學生積極滲透物理思想方法，有利于學生對物理學習規律的把握與學生物理學習質量的提升。基于這一認識，教師在引領學生展開物理學習活動時，可以因勢利導地將“控制變量”“等效替代”“轉換放大”“實驗推理”“理想模型”等重要思想方法融入其中，讓學生更為精準地把握學習物理知識、解決物理問題的技巧方法，并在舉一反三與靈活運用物理思想方法的過程中改善思維定式問題，逐步提升物理抽象思維能力。

例如，在人教版高中物理必修第一冊“力的合成與分解”一課的教學中，教師可以向學生滲透物理思想方法，在開闊與豐富學生物理解題思路的同時，促進學生思維方式的轉化與抽象思維能力的提升。

【例題】已知，有一個物體在受到一個大小為32N，方向水平向右的力的同時，還受到一個大小為44N，方向豎直向上的力，試求這一物體所受兩個力的合力的大小與方向。

【問題解析】這是一道典型的力的合成問題，可運用平行四邊形法則根據題意建構物理模型。由于該例題的文字描述內容相對較多，缺乏圖形的輔助作用，這就使得部分高中生在解決這一物理力學問題時往往會出現解題方向模糊不清、解題思路混亂的問題。基于此，教師可以向學生滲透理想模型法與實驗推理法，讓學生在物理思想方法的輔助與加持下更為準確地把握解題的關鍵，實現高效解題［4］。

【解法一】運用理想模型法解題

理想模型法，是一種運用理想化的思維方式將復雜抽象的問題簡單化，通過建構簡單易懂、直白形象的物理模型的方式突出問題主要因素、忽略問題次要因素的物理思想方法。在引導學生應用這一物理思想方法解決本課例題時，教師可鼓勵學生根據題意繪制對應的物理圖形，完成物理建模與抽象，進而實現有效解題。

比如，以問題中的物體為原點建立點O，根據題意可知，物體同時受到水平向右方向與豎直向上方向兩個力的作用，那么便有OA為物體所受豎直向上的力，OB為物體所受水平向右的力，OC為兩個的力的合力（見圖1）。

設OA為F1、OB為F2、OC為F，根據平行四邊形法則與勾股定理 a2 + b2 = c2，便有F = OC = OA2+ OB2 =F12 + F22，又因為 F1 =44N，F2 =32N，所以F = 442+322=54.4N，解直角三角形可得∠COB=54°，所以該物體所受兩個力的合力大小是54.4N，方向與水平向右的力的夾角為54°。

【解法二】運用實驗推理法解題

實驗推理法是一種以物理實驗為核心載體的物理思想方法，在解決一些抽象復雜的物理問題、分析探究一些無法直接驗證的物理現象的過程中，可借助形象的物理實驗進行轉化，最后再由實驗結論類比推理問題的結果或現象的本質。在引領學生應用實驗推理法解決本課例題時，教師可基于對學生學習水平與能力的把握，將學生劃分為若干個能力均衡、水平相近的學習小組，讓學生將求解問題變式為實驗探究目的，合作展開物理實驗活動，并設計物理探究實驗方案（見表1）。

在這一過程中，學生不僅實現了對復雜抽象物理問題的有效解決，還能提升自身的合作學習能力與抽象思維能力，培養學生物理學科核心素養的育人目標自然也能順利落地和實現。

三、引進小組合作模式，培養學生思維張力

溝通與交流是引發學生思維碰撞的有效方式［5］。在核心素養視域下的高中物理教學中，教師可基于對學生思維發展特點的把握，將小組合作學習模式引入學生的物理學習過程之中，讓學生在合作探究中通過共享思維、交流學習經驗的方式獲得更為豐富的物理學習體驗，使其得到抽象思維能力的發展。

例如，在人教版高中物理必修第二冊“拋體運動的規律”這一課的教學中，教師可以組織學生以小組合作的形式探討“平拋運動的速度”這一核心知識點。首先，教師可為學生布置“結合‘探究平拋運動的特點’物理實驗經驗，以思維導圖的方式呈現出在平拋運動中物體的速度和位移隨時間的變化關系”這一前置性學習任務，并在學生自主完成這一任務后，從思維導圖制作的全面性與平拋運動特點梳理的準確度兩個層面對學生進行客觀評價，將其劃分為A、B、C三個層次，并以A∶B∶C=1∶2∶1的結構組建合作學習小組。其次，教師可以提出問題：“在研究直線運動時，是怎樣得到物體速度與時間的關系的？平拋運動與直線運動有何差異？研究平拋運動中物體速度與時間的關系可以從哪些方向入手？”激活學生的思維，驅動學生展開小組探討與交流，使其在觀點與想法的碰撞中得到思維張力的培養，達成共識，即“可遵循研究直線運動的思路，從平拋運動相互垂直的兩個方向上分別研究物體速度與時間的關系”。最后，在各個學習小組通過建構理想物理模型、科學控制物理問題變量、合理應用物理思想方法完成對“平拋運動的特點”的探究分析后，教師可以讓各個學習小組的代表上臺闡述本組合作學習的過程與結論。教師還可將教學評價滲透與融入學生的學習成果展示過程之中，讓學生通過自評、互評等多種評價方式自主展開對物理學習過程的反思質疑與審視批判，進而使其在自我批判與反思中形成敢于批判、善于質疑的良好思維習慣。

結語

總而言之，在核心素養視域下的高中物理教學中培養、提高學生的抽象思維能力，不僅是提升高中生物理學習質量與效率的有效方法，同時也是落實培養學生物理核心素養育人目標的可行路徑。因此，高中物理教師要重視學生抽象思維能力的培養，緊密結合高中生的思維發展特點去優化、完善物理課程教學形式，通過設置有效教學問題、滲透物理思想方法、引進小組合作模式的方式驅動學生物理學習方式的轉變，以此來讓學生更為精準地把握物理學科的實質內涵，得到思維品質的穩步進階與物理學習水平的逐步提升。

【參考文獻】

［1］徐曉純.高中物理教學中培養學生抽象思維能力的策略研究［J］.數理天地（高中版），2022（24）：63-65.

［2］何水強.淺談高中物理教學中如何提高學生的抽象思維能力［J］.廣西物理，2022，43（4）：228-230.

［3］王正浩.探析高中物理多元思維能力的培養［J］.數理化解題研究，2022（24）：80-82.

［4］陳振珊.培養高中生抽象思維能力 全面提高高中生物理素養［J］.數理化解題研究，2022（18）：70-72.

［5］朱義基.高中物理模型教學與思維能力培養［J］.文理導航（中旬），2022（7）：94-96.