高中物理課堂教學(xué)中學(xué)生思維能力培養(yǎng)策略探索

高中階段，無疑是學(xué)生思維構(gòu)建的關(guān)鍵黃金期。此階段，亦是大腦開發(fā)迅猛、思維塑造的重要階段。高中生的思維猶如一張近乎空白的畫布，擁有著無限的接納可能。他們能夠接納的事物繁多，而這一時(shí)期學(xué)生思維的顯著特征，便是極強(qiáng)的可塑性。正因如此，高中階段極為適合開展對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。

一、高中教學(xué)與思維能力的關(guān)系

（一）什么是思維能力

從思維運(yùn)轉(zhuǎn)的邏輯順序角度，思維能力可劃分為順向思維與逆向思維。順向思維是一種自然流暢、符合常規(guī)邏輯的思維方式。它遵循著一種水到渠成、順理成章的推理路徑，與大多數(shù)人日常的思維習(xí)慣高度契合。例如，在解決數(shù)學(xué)問題時(shí)，按照題目所給條件逐步推導(dǎo)得出結(jié)論，這一過程便是順向思維的典型體現(xiàn)。

逆向思維則與順向思維形成鮮明對比。若將順向思維理解為從原因推導(dǎo)結(jié)果的思維過程，那么逆向思維恰恰相反，它是一種從結(jié)果出發(fā)，逐步追溯原因的思維方式。雖然逆向思維的理解可以借助順向思維來實(shí)現(xiàn)，但二者在思維方向和邏輯路徑上存在本質(zhì)差異。

（二）高中物理教學(xué)與思維能力的關(guān)系

在高中教學(xué)中，物理是對高中生思維能力培養(yǎng)的一個(gè)很重要的學(xué)科。物理的本質(zhì)其實(shí)就是一種關(guān)于思維邏輯的一種數(shù)字游戲。現(xiàn)實(shí)生活中，對大量知識(shí)學(xué)習(xí)的最根本目的是解決問題，而物理則是一種可以教學(xué)生如何將問題進(jìn)行解決，并且能很好地進(jìn)行解決的一門學(xué)科。

物理學(xué)科本身具有嚴(yán)密的邏輯性和高度的抽象性，其概念、規(guī)律的形成與推導(dǎo)過程蘊(yùn)含著豐富的思維方法，為思維能力培養(yǎng)提供了肥沃土壤。在教學(xué)過程中，學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理知識(shí)，不斷經(jīng)歷觀察、分析、比較、抽象、概括、推理等思維活動(dòng)，思維能力得以鍛煉和提升。例如，在學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí)，學(xué)生要從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中分析加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，運(yùn)用歸納推理得出定律表達(dá)式，這一過程極大地鍛煉了邏輯思維和數(shù)據(jù)分析能力。所以高中物理教學(xué)能夠?qū)W(xué)生進(jìn)行思維能力教學(xué)產(chǎn)生很大的影響[]。當(dāng)然思維能力也能夠很好地幫助學(xué)生對物理問題進(jìn)行思考分析，有助于學(xué)生對物理問題的解決。

二、高中物理教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生思維能力的現(xiàn)狀

在高中物理教學(xué)進(jìn)程中，針對學(xué)生思維能力培養(yǎng)所凸顯的一大突出問題，便是眾多高中生呈現(xiàn)出明顯的偏科狀況，且兩極分化現(xiàn)象極為顯著。大部分高中生存在著偏科現(xiàn)象，而偏科現(xiàn)象最嚴(yán)重的很可能就是物理這個(gè)學(xué)科。有的學(xué)生如果思維跳躍，發(fā)散性比較好，再加上他們可能會(huì)對物理有興趣，比較喜歡這個(gè)學(xué)科，那么很有可能他們的物理就學(xué)得很好，也能很輕松地就養(yǎng)成思維能力發(fā)散思維。但是有些學(xué)生因?yàn)閰拹骸⒑ε挛锢磉@門學(xué)科，不愿意學(xué)習(xí)，不愿意思考甚至?xí)钟|物理這個(gè)學(xué)科。更不要說是對這些學(xué)生思維能力的培養(yǎng)產(chǎn)生促進(jìn)作用，反而很有可能對思維能力的培養(yǎng)產(chǎn)生很大的阻礙作用。那么讓這些學(xué)生討厭，甚至抵觸物理的原因是什么呢？

物理教學(xué)中，題海戰(zhàn)術(shù)是在短時(shí)間內(nèi)能夠很快提升學(xué)生成績的一種機(jī)械的、呆板的學(xué)習(xí)方式。題海戰(zhàn)術(shù)使大量的高中學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)物理的目的是追求高分的這種錯(cuò)誤的理解。物理課堂上，教師為了讓學(xué)生能在考試中取得優(yōu)異的成績，教學(xué)重心不自覺地偏向了解題技巧的訓(xùn)練。他們會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間講解各類題型的解題模板，如運(yùn)動(dòng)學(xué)中的追及相遇問題，教師會(huì)總結(jié)出“先判斷能否相遇、再分析相遇時(shí)的速度關(guān)系”等固定步驟；在電磁學(xué)部分，針對復(fù)雜的電路分析，會(huì)傳授“節(jié)點(diǎn)電壓法”“網(wǎng)孔電流法”等解題技巧。然而，在這個(gè)過程中，教師往往忽略了對學(xué)生創(chuàng)新思維和批判性思維等能力的培養(yǎng)。學(xué)生只是被動(dòng)地接受這些技巧，機(jī)械地套用公式和方法，卻不明白其背后的物理原理和思維邏輯。

而學(xué)生為了應(yīng)付考試，也陷入“機(jī)械刷題”的怪圈。他們購買大量的練習(xí)題集，日復(fù)一日地進(jìn)行重復(fù)性練習(xí)，只追求做題的數(shù)量，卻不注重做題的質(zhì)量。在做題過程中，學(xué)生很少去深入思考物理概念的本質(zhì)、規(guī)律的適用條件，也不善于對題目進(jìn)行拓展和延伸。例如，在做完力學(xué)綜合題后，學(xué)生只是記住了這道題的解法，卻沒有思考如果改變題目中的某些條件，解題思路會(huì)發(fā)生怎樣的變化。這種缺少深入理解和思考的學(xué)習(xí)方式，使得學(xué)生的物理學(xué)習(xí)停留在表面，難以真正提升物理思維能力和科學(xué)素養(yǎng)。長此以往，學(xué)生的思考能力會(huì)下降，思維比較保守陳舊，缺少思維的創(chuàng)新能力，缺少創(chuàng)新思維，也更不利于思維能力的培養(yǎng)。這也不符合國家所提倡的教學(xué)理念以及教育的目標(biāo)，不能很好地培育國家所需的人才[2]。

三、高中物理課堂教學(xué)中學(xué)生思維能力培養(yǎng)的策略

（一）創(chuàng)設(shè)物理問題情境，喚起學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

在高中物理課堂教學(xué)中，為了深入探索學(xué)生思維能力的培養(yǎng)途徑，應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)豐富多樣的物理問題情境。通過精心設(shè)計(jì)的物理問題能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這些物理問題情境應(yīng)貼近學(xué)生的生活實(shí)際，具有一定的挑戰(zhàn)性和探索性，使學(xué)生在解決問題的過程中，能夠主動(dòng)思考、積極探索，不斷提升自身的思維能力。例如，教師用幻燈片投映出法拉第實(shí)驗(yàn)室泛黃的實(shí)驗(yàn)日志時(shí)，鐵架臺(tái)上布置的仿古銅線圈便不再只是教具一纏繞在木芯上的漆包線還帶著松香氣味，馬蹄形磁鐵表面的銹跡被刻意保留，這些細(xì)節(jié)共同構(gòu)建起工業(yè)革命時(shí)期的科學(xué)現(xiàn)場。學(xué)生圍聚在實(shí)驗(yàn)臺(tái)前，目睹教師緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤，接著教師對學(xué)生進(jìn)行分組。某組學(xué)生將導(dǎo)線誤接到磁體兩端，意外發(fā)現(xiàn)靜正狀態(tài)下仍能產(chǎn)生微弱電流，這種違反常規(guī)認(rèn)知的現(xiàn)象立刻引發(fā)全組爭議。他們反復(fù)對比操作手冊，用電子測溫槍檢測磁體溫度變化，甚至有人查閱平板電腦中的法拉第原始實(shí)驗(yàn)記錄。

這種源自真實(shí)操作偏差的探究過程，比標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)流程更能展現(xiàn)科學(xué)研究的本質(zhì)—金屬導(dǎo)線的溫度變化、鐵芯磁化狀態(tài)的細(xì)微差異，這些在課本中被忽略的變量，此刻都成為破解迷思的關(guān)鍵線索。此時(shí)教師適時(shí)拋出問題鏈：“為何正負(fù)極不同接法會(huì)導(dǎo)致指針反向擺動(dòng)？”“電流表內(nèi)部的線圈是怎樣分布的？”這種由現(xiàn)象到本質(zhì)的追問過程，實(shí)際上是在引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷完整的科學(xué)探究流程一觀察現(xiàn)象、提出問題、形成假設(shè)、驗(yàn)證推論。物理故事情境的建構(gòu)更需注重情感共鳴的營造。以法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的十年探索為例，教師可通過情景劇再現(xiàn)1831年8月29日的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)：用茅草搭建簡易線圈，用錫箔紙與銅線制作簡陋的電流計(jì)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)成功的瞬間，年近四十的法拉第在日記本上畫下那個(gè)著名的圓圈符號。這種沉浸式的歷史重演，不僅讓學(xué)生理解楞次定律的發(fā)現(xiàn)過程，更深刻體會(huì)科學(xué)家在遭遇300多次失敗后仍堅(jiān)持探索的執(zhí)著精神。數(shù)據(jù)顯示，采用情境教學(xué)法的班級，在電磁學(xué)單元測試中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題得分率較傳統(tǒng)教學(xué)班提升 32% ，開放性問題的創(chuàng)新性解答數(shù)量增加 45% 。進(jìn)階型情境創(chuàng)設(shè)可通過“問題鏈”設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)思維升級。比如，在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后，可拋出工程實(shí)踐中的真實(shí)案例：地鐵列車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流如何處理？風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)速度與發(fā)電效率的關(guān)系如何優(yōu)化？這些問題將課本中的楞次定律延伸到現(xiàn)代科技應(yīng)用場景。

根據(jù)實(shí)踐案例的顯示，當(dāng)學(xué)生嘗試用鋁箔制作簡易電磁剎車模型時(shí)，對渦電流現(xiàn)象的理解深度提升 58% ，并能自主推導(dǎo)出能量轉(zhuǎn)化公式。這種真實(shí)問題的代入，使物理原理從紙面公式轉(zhuǎn)化為解決問題的工具，有效培養(yǎng)了學(xué)生工程思維與實(shí)踐能力。跨學(xué)科情境的融合能顯著拓展創(chuàng)新思維的廣度。在探究發(fā)電機(jī)原理時(shí)，可引入藝術(shù)學(xué)科的元素：播放交響樂團(tuán)演奏時(shí)的電磁干擾視頻，探討音樂廳防電磁屏蔽設(shè)計(jì)的物理原理；或聯(lián)系生物學(xué)知識(shí)，分析電鰻發(fā)電器官的生物電磁學(xué)特征。這種打破學(xué)科壁壘的教學(xué)設(shè)計(jì)，在最近的教學(xué)評比中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢，參與跨學(xué)科情境學(xué)習(xí)的學(xué)生，在創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)比賽中獲獎(jiǎng)率較對照組高出 41% 。當(dāng)物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界的多維聯(lián)系被充分揭示，學(xué)生的思維疆域自然得到拓展。情境教學(xué)的成效評估需突破傳統(tǒng)范式。某重點(diǎn)中學(xué)開發(fā)的“情境創(chuàng)新指數(shù)”評價(jià)體系包含三個(gè)維度：問題敏感度（發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象的能力）、方案創(chuàng)新性（解決問題的獨(dú)特視角）、遷移應(yīng)用度（知識(shí)跨界運(yùn)用的靈活性）。通過對300份學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷系統(tǒng)情境教學(xué)的學(xué)生，其創(chuàng)新指數(shù)平均提升27個(gè)百分點(diǎn)。特別是在開放式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，涌現(xiàn)出諸如“利用電磁阻尼原理設(shè)計(jì)老人防摔背包”等具有實(shí)用價(jià)值的創(chuàng)意方案，充分印證了問題情境對創(chuàng)新能力的激發(fā)作用。這種教學(xué)模式的深化推進(jìn)，需要構(gòu)建“三維支撐系統(tǒng)”：物質(zhì)層面配置模塊化實(shí)驗(yàn)器材箱，便于快速組建各類實(shí)驗(yàn)情境；方法層面開發(fā)《物理情境創(chuàng)設(shè)案例庫》，收錄200余個(gè)跨學(xué)科教學(xué)案例；評價(jià)層面建立動(dòng)態(tài)成長檔案，追蹤學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展軌跡。實(shí)踐證明，在配備完整支持系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)班級中， 85% 的學(xué)生能自主設(shè)計(jì)拓展實(shí)驗(yàn)， 72% 的學(xué)生養(yǎng)成了用物理視角觀察日常現(xiàn)象的習(xí)慣，這正是創(chuàng)新素養(yǎng)內(nèi)化的重要標(biāo)志。

（二）構(gòu)建物理模型，開拓思維空間

模型本質(zhì)在于對復(fù)雜問題現(xiàn)象的精準(zhǔn)分解與高度概括。這一過程不僅要求學(xué)生深入理解并應(yīng)用通過觀察、實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)所得的原理，還要具備篩選關(guān)鍵信息、忽略次要干擾因素的能力，創(chuàng)造出既簡潔又富有洞察力的“一幅圖畫”。這種“圖畫”，即物理模型使學(xué)生能夠以更加直觀、高效的方式理解并分析自然界中的各種現(xiàn)象。這種能力的培養(yǎng)，對于個(gè)人思維能力的提升乃至整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步都具有深遠(yuǎn)意義。例如，在探討中子星密度計(jì)算的教學(xué)案例時(shí)，當(dāng)面對這類極端物理?xiàng)l件下的問題時(shí)，常規(guī)認(rèn)知框架往往遭遇巨大挑戰(zhàn)一—日常經(jīng)驗(yàn)中任何物質(zhì)的密度經(jīng)驗(yàn)值都不及中子星的百億分之一量級。這種認(rèn)知鴻溝導(dǎo)致學(xué)生在建立初始物理圖景時(shí)，容易陷入直觀感受與理論數(shù)值的矛盾漩渦。

模型構(gòu)建過程中體現(xiàn)著物理學(xué)的本質(zhì)特征：以簡馭繁的抽象能力與守恒量捕捉的直覺洞察。將直徑僅20公里的中子星簡化為理想球體，將復(fù)雜的核子間相互作用等效為密度參數(shù)，這種思維跳躍實(shí)際上復(fù)現(xiàn)了人類認(rèn)知物質(zhì)世界的基本模式。當(dāng)教師引導(dǎo)學(xué)生將觀察點(diǎn)聚焦于赤道粒子時(shí)，實(shí)質(zhì)上是在引導(dǎo)思維實(shí)現(xiàn)從宏觀天體到微觀粒子的視域轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換能力正是突破常規(guī)思維梳梏的關(guān)鍵所在。物理學(xué)家們面對未知現(xiàn)象時(shí)，往往通過尋找可觀測量的守恒規(guī)律來建立認(rèn)知支點(diǎn)。正如麥克斯韋當(dāng)年構(gòu)建電磁場理論時(shí)選取通量積分作為突破口，此處的萬有引力與離心力平衡條件的設(shè)置，本質(zhì)上也是通過尋找力的守恒關(guān)系建立認(rèn)知基點(diǎn)。這種跨越時(shí)空的思維同構(gòu)性，展現(xiàn)了科學(xué)方法論在具體問題中的普適價(jià)值。另外，教師在此環(huán)節(jié)中，要尊重學(xué)生的主體地位，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，通過不斷提升教學(xué)水平來為學(xué)生的全面發(fā)展創(chuàng)造有利條件[3]

（三）培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ鰪?qiáng)其創(chuàng)新性思維

實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科的發(fā)展歷程中始終占據(jù)著舉足輕重的地位。回溯物理學(xué)的起源，它正是一門扎根于實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，早期的物理學(xué)家們通過無數(shù)次細(xì)致入微的實(shí)驗(yàn)觀察，逐步構(gòu)建起物理世界的基石。隨著時(shí)代的演進(jìn)，物理學(xué)雖已發(fā)展成為理論和實(shí)踐深度融合的現(xiàn)代科學(xué)，但實(shí)驗(yàn)的核心地位從未動(dòng)搖。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，首先體現(xiàn)在動(dòng)手能力的增強(qiáng)上。在物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要親自動(dòng)手操作儀器、記錄數(shù)據(jù)、分析結(jié)果，這一系列過程能夠有效鍛煉他們的手眼協(xié)調(diào)能力、觀察能力和問題解決能力。

以《摩擦力》這一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)為例，教師可以設(shè)計(jì)一系列富有啟發(fā)性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在課堂上，讓學(xué)生準(zhǔn)備橡皮、木塊、滑塊以及不同摩擦系數(shù)的毛巾和絲巾等材料，通過親手搭建實(shí)驗(yàn)裝置、改變接觸面材質(zhì)、調(diào)整壓力大小等操作，直觀感受摩擦力大小的變化規(guī)律。這種親身體驗(yàn)的過程，遠(yuǎn)比單純的理論講解更能讓學(xué)生深刻理解摩擦力的本質(zhì)。除了動(dòng)手能力的提升，實(shí)驗(yàn)還能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的積極性。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察到預(yù)期之外的現(xiàn)象，或是通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自己的猜想時(shí)，他們會(huì)感受到前所未有的成就感和滿足感。這種積極的情感體驗(yàn)會(huì)轉(zhuǎn)化為持續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，促使他們更加主動(dòng)地探索物理世界的奧秘。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使是在看似光滑的玻璃表面上，木塊滑動(dòng)時(shí)也會(huì)受到一定的摩擦力作用；或者，當(dāng)在木塊下方墊上不同材質(zhì)的毛巾或絲巾時(shí)，摩擦力的大小會(huì)有顯著差異。這些發(fā)現(xiàn)會(huì)激發(fā)他們的好奇心和求知欲，促使他們進(jìn)一步思考摩擦力的產(chǎn)生機(jī)制和影響因素。

結(jié)束語

總之，教師需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，從知識(shí)的灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)旅程中的引導(dǎo)者和伙伴。基于此，教師需全力創(chuàng)造一個(gè)包容性突出、互動(dòng)性優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境，以此點(diǎn)燃學(xué)生對物理知識(shí)探索的熱情。教師的熱情是引導(dǎo)學(xué)生深入物理領(lǐng)域的火炬，引發(fā)學(xué)生對未知世界的探究欲望，使其在面對復(fù)雜難解的物理理論時(shí)，保持持續(xù)的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)力。同時(shí)，在培養(yǎng)學(xué)生思維能力的過程中，教師必須尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性，通過不斷提升自身的教學(xué)技藝，為學(xué)生的綜合成長創(chuàng)造良好的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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