论逻辑学在高中物理习题教学中的作用

2015-01-29侯恕翟爽王双维

物理教学探讨 2015年1期

侯恕+翟爽+王双维

摘要：本文从实际高考试题的逻辑学分析着手，从逻辑学可以有助于深化理解物理概念和规律，培养严谨的逻辑思维能力，帮助分析学生物理学习障碍三个角度阐述了逻辑学在物理习题教学中的重要作用。

关键词：逻辑关系;思维能力;高考试题

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）1-0045-3

逻辑学与教学关系的研究是欧美国家哲学研究的新兴热门问题之一。逻辑学是合理思维的工具，它能使人在思维过程中概念准确、判断恰当、推理合乎逻辑;使人更准确，更严密地表达思想，反驳谬误。随着教育及课程改革的不断深化，素质教育要求以培养学生的创新精神和实践能力为重点，“高分”不再是教学的唯一目标。学生良好的思维能力、思维习惯以及思维方法的培养成为教学的重点目标之一，这无疑对一线教师提出了更高的要求。高中阶段是学生的形象思维向抽象思维转化的重要阶段，是逻辑思维发展的关键时期。要有效地培养学生的逻辑思维能力，教师必须有系统的逻辑学理论知识和实践能力。本文从实际高考试题的逻辑学分析着手，从习题教学的视角分析逻辑学在教学中的重要作用。

1 逻辑学帮助深化物理概念和规律

通过习题教学能够帮助学生牢固地掌握物理概念，深刻地理解物理规律。但是，很多时候，学生看似理解了所学的物理内容，习题中也能够准确地给出答案。但是，对物理知识的理解未必真的到了实质。而从逻辑学视角分析问题的时候，会有新的体会思考。如下例所示：

例1 （2014年高考北京卷13题）下列说法中正确的是（）

A.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大

B.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大

C.物体温度降低，其内能一定增大

D.物体温度不变，其内能一定不变

第一步：

根据热力学第一定律：温度是分子平均动能的标志。

温度升高，分子热运动的平均动能增大。

温度升高温度降低

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分子热运动的平均分子热运动的平均

动能增大动能减小

（充要条件假言推理）A项错误;B项正确。

第二步：

物体的内能包括所有分子的动能和势能之和。

物体内能增大，要么分子动能总和增大（温度升高），要么分子间势能增大温度降低。

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结论：若分子间势能的增量大于分子动能总和的减少量，分子内能增加;

若分子间势能的增量小于分子动能总和的减少量，分子内能减少;

若分子间势能的增量等于分子动能总和的减少量，分子内能不变。

（相容选言推理否定肯定式，两个选言肢均未被排除，结论为选言判断） C、D选项错误。

分析乍一看本题，A、B选项像是假言判断，实则为假言推理。假言判断与假言推理看似无大的差异，但是，对物理知识的理解却大相径庭。假言判断中，前件与后件是因果关系，前件的真导致后件真。假言推理则是推理导出的含义。温度变化与分子平均动能的变化构不成因果关系，温度升高只是分子平均动能的外在表现形式。作为高考题本题选项并未采用“当且仅当……则……”或“若……则”的形式来表述，极其严密。因此，从逻辑学角度重新审视物理知识的时候，会使认识更为透彻、深刻、严谨。

2 以逻辑学为基础，合理命题以培养严谨的逻辑思维能力

物理习题教学担任着培养学生逻辑推理能力的重要任务。学生学习的过程中，在学生对物理概念和规律掌握到一定程度以后，可以通过对一些推理性较强的习题的练习，来充分训练学生的逻辑思维能力和推理能力。此时，习题要有深度，要求推理过程复杂，脉络多样，如此才能更好地培养学生能力，使其思维更加缜密、灵活。如下例所示：

例2 （2014高考天津卷4题）如图1所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图1中的虚线所示，那么（）

图1 带电粒子运行轨迹图

A.若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷

B.微粒从M点运动到N点电势能一定增加

C.微粒从M点运动到N点动能一定增加

D.微粒从M点运动到N点机械能一定增加

第一步：

类平抛运动的物体动能增加，因为类平抛运动在水平方向匀速，在竖直方向做初速度为零的匀加速运动。

微粒在极板间做类平抛运动。

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结论：微粒从M点运动到N点动能一定增加（带证式直言三段论推理，肯定前件式）。

C正确。

第二步：

根据能量守恒定律：微粒的重力势能、电势能、动能三者之和不变。动能是增加的，要么重力势能减少，要么电势能减少。

重力势能减少。

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结论：如果重力势能的减少量小于动能的增加量，电势能减少。

如果重力势能的减少量大于动能的增加量，电势能增加。

（相容选言推理否定肯定式，两个选言肢均未被排除，结论为选言判断） D选项错误。

第三步：

电势能增加，电场力做负功。（充要条件假言判断）

电势能无法判断，因此，电场力做功无从判断。A、B选项错误。

以上实例的推理过程较为复杂，脉络并不十分简单。这就要求学生能够找到合理的着手点，结合扎实的物理知识，以正确的思维方式进行推理。类似的习题编制有很多，但教师们在出题时未必考虑了相应的逻辑学知识，如果能够以逻辑学为理论基础来指导实践，定能有意想不到的收获。

3 分析学生物理学习障碍中的逻辑学问题，并采取合理的教学策略

通过习题教学和练习，教师可以随时得到学生学习情况的反馈信息，借以调整教学内容、方法和进程。在习题训练过程中，学生在运用知识解决实际问题的时候，难以把高度概括性和抽象性的物理知识与逻辑思维相联系。对于物理习题教学中的易错题，教师需从逻辑学角度系统科学地分析学生的逻辑思维障碍，对症下药，这样才能更好地帮助学生解决问题，同时培养学生的抽象逻辑思维能力和辩证逻辑思维能力。

例3 （2014高考海南卷9题）如图2（a），直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点。将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v-t图线如图2（b）所示。设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有（）

（a）某电场中一条电场线（b）粒子运动v-t图

图2

A.φa>φb

B.Ea>Eb

C.Ea<Eb

D.Wa>Wb

第一步：

由牛顿第二定律F=ma知，物体合外力与加速度成正比，若加速度减小，则合外力减小。

从a到b的过程中，加速度减小。

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结论：从a到b的过程中，粒子所受合外力减小（充要条件假言推理，肯定前件式）。

第二步：