物理教学中能力培养的理论研究

粤北技工学校　朱峥嵘



物理教学中能力培养的理论研究

粤北技工学校朱峥嵘

物理教学通过活化概念引导学生“顿悟”概念的内涵，把抽象的问题具体化；通过激发学生物理学习兴趣增强识图、判断、推理、分析等各种能力，达到帮助学生建立高效学习创新思维模式的教学目的。本文以中学物理教学为载体，借助物理概念、物理规律、物理实验和物理习题等教学平台，通过穿插置疑等一系列具体的教学方法，对培养与训练学生创新思维的教学模式进行探索与研究。

物理教学 思维能力 培养 创新 发散

一、活化概念，培养抽象思维能力

物理学中有许多概念比较抽象，学生难以理解，只凭借死记硬背无法进入创造性思维情境。教师可以设置有趣的小实验和诱导性问题，将抽象概念活化，使学生能形象、直观地“顿悟”概念内涵，把抽象的问题具体化。

例如，人们时刻都需要跟大气“打交道”，从未感觉到大气压强。教师讲大气压强知识前可以增加一个小实验：将小试管插入盛满水的大试管中，竖直倒悬于空中。看到小试管不断进入大试管时，学生发出疑问：“为什么小试管不掉下来？”为鼓励学生猜想，教师提出：“是不是水把小试管吸进去了？是不是有一种什么力把小试管推进去了？”发现是空气压力“作怪”时，学生的喜悦之情溢于言表。有的学生还怀疑水的黏性，为此，教师在杯里加两个彩色玻璃珠并在杯底钻一小孔，用手指堵住小孔演示覆杯实验，学生看见水和珠子不会掉下来，当手指移开小孔，水和水珠立即掉下来，这就排除了水的黏性作用，大气压强的概念自然会被学生接受。

二、物理教学中培养学生的创新思维能力

1.激发学习兴趣，刺激求知欲望。如何激发学生的兴趣，培养学生的创造欲望？认识是客观现实的反映，认识本身就是激发兴趣的过程。首先，教师应把学生当成认识的主人，充分发挥学生在认识过程中的主体作用，使学生从学习中受到启发，产生好奇心。其次，教师应通过问题实现具有自我创新价值意义的智能活动。事实上，大多数学生都具有展示自己才能的愿望，特别是创造能力的愿望和要求，这种潜在的欲望驱使学生积极进取，取得成果，收获精神上的满足。教师在物理教学过程中应注意培养学生学习物理的兴趣和动机，设法为学生提供自我表现机会，发挥创造潜能。

2.鼓励“猜测”。教师指导学生做演示实验和分组实验之前应先引导学生推测实验可能出现的结果，提出产生这一结果的理由，通过实验加以验证，这样既符合学生心理认知规律，又有助于养成遇到问题敢于大胆“猜测”的良好思考习惯。

3.培养识图思维能力。许多物理定律、公式都可用图形描述。图形描述物理问题可使问题简化，贴近生产和生活实际，学生一旦找到图形蕴藏的深刻物理规律之后便茅塞顿开，使问题难度得到“降幂”处理。教师称这种寻找图形蕴藏物理规律的思维过程为“识图思维能力”。

4. 培养观察能力。物理知识的应用比比皆是，教师应要求学生运用所学知识对观察到的现象尽力生疑、“挑刺”和深思，为学生创造条件把新思想转化为新创造，其中必定有创新思维，因为创新思维能力极为重要。

5.培养分析、判断和逻辑推理能力。判断是抽象思维的一种形式。学生对事物的物理属性做出正确判断是物理教学的重要目标。

例如，“磁通量”，笔者要求学生判断磁通量的大小和磁通量变化。磁通量的物理意义是穿过某个面积的磁感线的条数，而磁感线在空间呈立体分布状态。学生使用公式Φ=B·S·sinθ计算磁通量时，对磁通量的大小和磁通量的变化容易出现各种判断错误。磁场集中在虚线框内，一平面绕O点逆时针转动，求θ从0°到90°过程中Φ的变化。学生容易对θ、S判断错误，不经分析就代入公式计算。为了便于看出磁感线的分布，利用计算机三维动画，教师可以在磁感线分布的空间图中画出S在垂直于B的方向上的投影，得出“S未完全进入B内时，Φ不变，完全进入B后，Φ=B·S·cosθ”的结论。

推理分析是抽象思维的另一种形式。事物之间具有种种联系，反映事物联系的判断之间也具有各种联系。遵循这些联系，教师可以由一个或几个判断推理出另一些判断。物理教学中，培养和发展学生的推理能力非常重要。一方面，物理学的概念和规律是在观察和实验的基础上通过归纳推理、演绎推理和类比推理建立起来地。另一方面，学生要想通过掌握物理知识发展能力，必须进行大量的推理训练。

6. 以“问”促进思维。教师应多设计一些充分体现学科知识点，改善学生思维品质，训练学生思维的“多维”性，循序渐进地“问”问题，引导学生从“知识点切入——分析探究——发散思维——概念形成理解——聚敛思维——思维结果概括并验证——思维落实”的全过程实践，充分锻炼学生的智力潜能，提高学生的思维水平，帮助学生建立高效学习创新思维模式。教师应在课堂上把握机会，以学生的角度审视遇到的问题，因为有些看起来不起眼的小问题对学生来说却是难得的一次“创新”。

三、物理教学中培养学生的发散性思维

1.穿插置疑，训练学生的发散思维。发散思维和收敛思维的训练是培养创造性思维的有效途径。为培养学生的发散思维，教师讲物理概念、规律之前应穿插置疑，促使学生广泛搜寻记忆贮存，提取更多信息项目寻求答案。

例如，教师指导学生用实验方法研究电流、电压、电阻之间的关系时提出问题：如何研究三个物理量之间的变化？学生设想其中的一个量保持不变，研究其余两个量间的变化关系；将三个量之间的变化转化成两个量之间的变化，再使另外一个量保持不变，研究剩下的两个量间的变化关系，然后通过实验结果归纳出三个量之间的变化关系。这个过程能使学生感受到成功喜悦，为学到物理学家做过的实验而兴奋。

2.从思维的流畅性培养发散性思维。发散思维的流畅性是指利用发散思维思考某一问题时迅速沿着这个方向发散出去，形成丰富的内容。

（1）物理概念和规律教学中培养发散性思维能力。物理概念和总结规律教学要揭示物理现象、物理事实的本质，学生掌握其精髓，多层次，多角度扩展知识，理解知识与运用知识，更全面、深刻地掌握物理概念和规律。教师要注意展现物理概念、规律的形成过程，引导学生观察、分析、判断、推理，各抒己见，广泛开展各种信息交流，使学生的各种思想有充分展现的机会，然后通过比较、鉴别、去伪存真，透过现象求本质。

（2）通过巧设“问题”培养发散性思维能力。向学生提一个问题比告诉学生100个答案更可贵。一个物理问题的结构对于学生的物理思维和解答程序具有导向作用。要想培养学生的发散思维，教师应在问题的问法与提法上下功夫。

以电阻问题为例，教师可以提出：①若电阻两端电压一定，电阻减少时电功率如何变化？②电炉中的电阻丝被剪短一段，煮东西比原来热得快还是慢？对于问题①，学生只要熟记电功率公式就可以，运用的思维方式是集中思维。对于问题②，学生需要知道电阻丝的长度对电阻的影响，接到电炉两端的电压是一定的，煮东西时热得快还是慢与电阻丝的电功率有关。考虑上述因素后学生才能用电功率公式讨论、作答，学生作答时的思维方式属发散思维。

（3）物理实验教学中培养发散性思维能力。在具体的物理实验教学中，教师可以根据同一实验目的进行多样性的实验设计。例如，要测量电池的电动势和内阻，教师可以指导学生选用以下几组器材动手实验：①电压表、电阻箱、电池、电键各一个，另加几根导线；②电流表、电压表、滑动变阻器、电池、电键各一个，另加几根导线；③电流表、电阻箱、电池、电键各一个，另加几根导线。这几组器材组成的电器均可测量电池的电动势和内阻。学生通过类似实验能体会解决问题的方法是多种多样的，应从多方面寻求问题的解决方法，培养发散思维。

（4）物理习题教学中培养发散性思维能力。物理习题往往针对一系列物理知识点编制，教师可以精心设计培养学生发散思维的习题，对学生进行发散思维训练，有利于学生灵活掌握各知识点，达到知识迁移和巧解巧算的目的。教师应指导学生广开思路，一题多解，用多个物理规律处理同一物理问题，脑海里储存的大量信息会被充分调动，在探求问题的解法方案中使学生的思维得到快速发散。

3.从思维的变通性培养发散性思维能力。教师引导学生思考时，一条路径走不通可考虑别的路径。变通是应付千变万化的变动情况和解决千姿百态问题的关键，是发散思维的重要品质。

（1） 采用辩证法培养思维的变通性。物理题中经常遇到动与静、内与外、变化与恒定、曲与真等相互对立、相互斥和的一面，教师应指导学生看到它们相互渗透、相互贯通的另一面，用转化的方法解决问题：

①动与静的相互转化。例如，无风的时候雨点以5米/秒的速度匀速竖直下落，某人以3米/秒的速度匀速向东运动，人感觉到雨点下落的方向是什么？分析得出，本题应选择人作为参考系，以雨点作为研究对象，雨点相对于人的运动速度为3米/秒，方向向西，即人感觉到雨从西南方向打来。

②正与逆的相互转化。教师应训练学生从某个方向思考难以求解的问题时想到从相反的方向寻找解决问题的办法，这就是所谓的逆向思维问题，如光学题可应用光的可逆性解决问题。

（2）通过联想培养思维的发散性。联想是指由一种事物想到另一种事物的心理过程，联想是学习的必要经历环节。学习中想得多——发现问题就多——解决得好——获得成功喜悦——促进联想进一步发展。因此，培养学生的联想能力十分必要。教师可以利用“联想探究”有效激发学生的创造动机。物理学中的很多规律都是人们依据研究对象提供的信息打破常规，寻求变异，探索和运用多种思维方式得出，如牛顿从“苹果砸头顶”联想到万有引力，阿基米德从“洗澡溢水”的现象得出浸在液体中的物体受到的浮力与被它排开的液体重量之间的关系。

教师应根据教学内容及要求创设问题情境，以问题的发现、探究和解决激发学生的求知欲、创造欲和主体意识，培养学生研究问题、解决问题的能力，引导学生善于观察和发现物理现象，从实验设计、实验数据的分析，从理论的逻辑推理等方面提出高质量的问题，通过联想同中见异，异中见同。

运用“极限联想”认识物理规律。所谓“极限联想”就是运用联想在边缘、临界状态下的情况把联想过程推到极端，设想进入理想状态，得出结论。这是联想问题的常用方法，也是解决物理问题的捷径。

笔者以物理问题为例，伽利略曾经让一辆小车依次在铺有毛巾、棉布和木板的相同斜面上从同一高度下滑，结论为在毛巾表面，小车滑行得最短，棉布表面次之，木板表面最长。然后教师引导学生联想：假如接触面无摩擦，小车将无限制地运动下去，这就是牛顿第一运动定律。“极限联想”容易激发学生的学习兴趣，丰富学生的想象力。例如，教师可以引导学生在课堂中讨论“假如没有重力”“假如没有摩擦”等问题，鼓励每名学生插上想象的翅膀，使课堂氛围更加活跃。

4. 利用思维的独特性培养发散性思维。在学习或研究中，学生容易受以往经验影响，从所熟悉的角度或侧面提出问题、认识问题和解决问题，这在研究物理问题时有一定的必要性。

例如，某一类典型的物理问题有一套相对固定的解决办法，如果我们记住它们，形成一种相对稳定的思路和思维方法，即形成一定的思维定式，对学好物理是相对有益的。但是，思维定式也往往给学习、认识物理规律、运用物理知识解决实际问题带来一些消极影响。消极影响的一个表现是拘泥于物体原来的模型，沿用习惯的思路和方法，在某些新情境下束手无策或出现思维障碍，无法解决实际问题。

教师应培养学生养成发散思维的习惯，发散思维的独特性反映发散思维具有不受传统观念束缚、不受原有知识局限和不受思维定式干扰的特点。教师应鼓励学生针对实际问题，用前所未有的新观点，从全新角度认识事物提出独特见解，努力帮助学生克服思维过程中思维定式的消极影响。

［1］冯 杰.新课程中学物理实用教学60法［M］.广州：广东教育出版社，2005

［2］乔际平，刘甲岷.物理创造思维能力的培养［M］.北京：首都师范大学出版社，1998.06

［3］国家俞.物理全攻略［M］.广州：广州出版社，2005

ISSN2095-6711/Z01-2016-06-0132