物理学习中学生思维能力的培养

叶峰

物理学作为科学技术的基础、现代科学技术的支柱，对人类社会的发展具有十分重要的作用.《高中物理新课程标准》的“课程性质”指出高中物理课程要有助于学生增强创新意识.教师培养学生创新意识的核心还是培养学生的创造性思维.创造性思维能够从观念上指导学生把物理知识运用于问题的解决，指导学生探求自然界的新现象和新规律.

因此，培养具有丰富的物理知识及创新思维能力的人迫在眉睫，也是中学物理教学中不可缺少的教学目标.作为教学一线的物理教师，应该如何在教学中培养学生的思维能力呢？笔者认为可以从以下几方面探讨.

一、培养学生的形象思维

形象思维主要是运用直观形象和表象解决问题的思维，是人类思维的一种基本形态.形象思维能力的三个基本要素为人类的观察力、想象力和联想力.爱迪生偏向于观察，于是选择发明，成为发明大王.物理教学中可以通过培养学生的观察能力、想象能力和联想能力的策略来培养形象思维能力.物理教师还可以借助实验器材或辅助教学课件，对学生形象思维的培养提供有力支持.

例如，高中物理必修1“摩擦力”这节课后的“科学漫步：流体的阻力”提供了两幅照片：轮船的水下部分呈流线型和海豚的身体呈流线型.学生通过观察发现它们的共同特点是头圆尾尖.这种形状通常叫做流线型，流体的阻力较小.学生还可联想到鱼的形状、小汽车、飞机的外形都是流线型，能培养学生的联想和想象的思维能力.

电场和磁场虽然看不见摸不着，但它们是客观存在的.笔者教学时，强调让学生感知电场和磁场的分布是空间的、立体的，如要求学生画出典型点电荷的电场线或磁体的磁感线后，根据对称性旋转电场线或磁感线，得到电磁场空间分布的感性认识，然后设置带电粒子空间运动的问题，进一步培养学生的空间想象力.在解决与地磁场有关的带电粒子运动或导体棒切割磁感线问题时，笔者所称谓的“身临其境法”就是让学生设想自己处于题目所描述的地磁场中直接解题（不需要在纸上画出运动和受力示意图帮助解题），此方法不但教学效果很好，还能培养学生的形象思维.

二、培养学生的发散思维

发散思维又称求异思维和扩散思维等，发散思维是依据研究对象所提供的信息沿着不同方向、不同角度辐射开去，在不同范围进行思考而获得大量的、独特的新信息的思维.培养学生发散思维的策略可以概括为求异、逆向、多向、辐射.培养学生发散思维途径有如下几种：

1.在实验教学中培养发散思维.传统的物理教学实验，往往是教师讲授给学生实验方法、实验思路，学生只需机械地操作，失去独立思考的空间，严重抑制了学生发散思维的发展.新课程改革要求学生积极主动参与探究、勇于实验，在实验中发展思维能力.教师应改变以往的教学模式，让学生自己设计实验思路、选用实验器材、确定实验方法，给学生留下自己的思考空间，学生的发散思维将会得到极大的发展.

例如“测定电阻的电动势和内阻”的实验教学中，教师应以发散性方式进行提问：（1）你采用什么方法测量电源的电动势和内阻？（2）根据你的设计方案，准备选取哪些实验器材？（3）根据你的设计方案，如何安排实验步骤？这样引导学生进行发散性思维活动，对培养学生的发散性思维会起到重要作用.

2.知识教授过程中培养学生的发散性思维.传统的教学是老师讲学生听，学生的思路被老师牵着走，无自由思考的时间，学生知识的获取是被动的.长期以往会磨灭学生的自我体验和自我创新的个性.因此我们要改变教学模式，突出学生的自我发展，培养学生主动参与、探究发现、交流合作的学习方式，充分发挥学生的主动性，自主性，独创性.

[HJ1.07mm]例如自由落体教学中，教师首先介绍伽利略和亚里士多德的两种观点，让学生以辩论赛的形式让学生自己找到证据证明自己观点的正确性.这样就激发了学生强烈的好奇心去探求自由落体的规律，引起思维碰撞的火花，思维插上翅膀变得活跃，这为发散思维的培养与训练打下了坚实的基础.

3.习题教学中培养学生的发散性思维.达·芬奇的老师说，即使是同一只鸡蛋，只要变换角度去看它，形状便立即不同了.许多事实证明，变化角度能导致发现和创新，有创造性的人，往往善于发现他人没有采取过的新角度.物理教学中，进行一题多解训练是培养学生多角度思维的有效方法.解决一个力学问题，可以这样提示：动力学的方法；动量的观点；功能的观点，等等.所以，学生对一个问题的思考可以是多角度的.可以采取以下的方法：

（1）选择具有典型性、代表性的题目进行一题多变、一题多解的训练，引导学生从多角度分析问题，使学生的思维更加灵活.

（2）指导学生自编试题.在编制试题的过程中学生会积极地联系相关的物理知识和生活实际，编制出有自己思维烙印的习题，思维的发散性和新颖性得到了发展.

（3）提出与教学内容有关的开放性问题，让学生发展思维，提出各种答案.这有利于激发学生思维的积极性，培养学生的发散思维的流畅性、变通性和新颖性.不要抑制学生解决问题的方案，鼓励[JP3]学生尽可能多地发散自己的思维，探求更多的解决问题的方式.[JP]

三、拓展学生的思维空间

物理的学习比较注重思维能力的养成.如果学习物理时死记硬背，那么有趣的物理学习就会变得枯燥无味；如果学生的学习仅局限于书本，那么学生的创造性就得不到很好的发展.让学生通过亲眼见、亲手做、亲身体验、灵活思考来加深他们对知识的理解，使一些常见的原理深深地印在学生的脑海里，才能使学生学得会，用得活.子曰：学而不思则罔，思而不学则殆.只有通过思考才能理解，理解了才能学得更好.思考能带领人们认识更广阔的物理世界，不然，牛顿的头就算被苹果砸了一万次，也无法探索万有引力定律；瓦特天天用水壶烧水，也不可能发明了蒸汽机.

思考问题都离不开“是什么”“为什么”“怎么样”，思维的过程应是由“是什么”到“怎么样”然后是“为什么”.看到同一片天空，有的人看到蔚蓝的天空的白云，觉得非常美丽；有的人想到航空交通十分发达；有的人想到可设法到外星球上去；有的人想到宇宙飞船可以探测外星球上的宝藏；还有的人想到太阳的热量是宇宙间无限的能源……学习过程中，解决了眼前的问题后，还可以想有没有其他解法，在别的条件下又是怎样的答案.如此做到举一反三，学生学习物理思维的空间自然就开阔了，如以下教学案例：

小球在轻绳拉力下刚好做圆周运动，求小球在底端时的速度.

首先考虑“是什么”.小球做竖直方向的圆周运动，刚好能经过圆周的顶端、.从顶端运动到底端只有重力对小球做功.小球做竖直方向的圆周运动，刚好能经过圆周的顶端.从顶端运动到底端只有重力对小球做功.

然后考虑“怎么样”.求出小球在顶端的速度后运用动能定理.

再考虑“为什么”.小球刚好做圆周运动说明有力足够提供向心力；小球刚好经过顶端，在顶端的速度一定不为0，且在顶端时重力刚好提供向心力.

最后还需要举一反三.若此时小球在顶端的速度为v，那么如果速度大于v或小于v，情况又是怎样的呢？能不能用牛顿第二定律来解？为什么？机械能守恒定律呢？如果把绳子换成轻杆，又有什么不同呢？

[BP（]再比如说如在讲解摩擦力这节内容时，在分析摩擦力的方向时，学生往往会根据日常所观察到的一些现象，片面的总结出摩擦力的方向总跟运动方向相反.这时，教师可做这一个实验：用一张纸将放在其上的粉笔盒拉动.然后请学生分析使粉笔盒由静止变为运动的力是什么力？哪个物体施予的？此力的方向与粉笔盒的运动方向有什么关系？再让学生自己动手做类似的实验经过观察思考后，总结出：使粉笔盒运动状态发生改变的力是摩擦力，纸张是这个力的施力物体，这个力的方向粉笔盒的运动方向一致.从而否定了摩擦力的方向总跟运动方向相反的错误结论，进而总结和领悟了摩擦力的方向总跟相对运动方向或相对运动趋势方向相反的正确结论.关于这个问题的讨论若仅到此为止，还仅是初步开发了学生的思维，教师应该拓展学生的思维：从这个结论中我们可推出关于摩擦力作用的什么结论呢？学生在教师启发下，最终得出了：摩擦力可以是阻力，也可以是动力的结论.[BP）]

总之，物理教学中要培养学生的思维能力，是帮助学生解决实际问题能力的重要途径.所以，我们教师不仅要系统、全面地传授物理知识，还要采用相适应的教学方式和教学策略，提供学生主动思维的机会，积极培养学生的思维能力，从而使学生有价值的潜能能够得到及时地挖掘和充分地发展.endprint