高中物理习题教学中物理思维能力的培养研究

戴敬好

摘 要 现在的物理习题教学法过分强调了知识考查与解题方法训练，而忽视了物理思维能力的培养。物理思维包括物理抽象思维、物理形象思维、物理直觉思维。习题教学课是物理教学的重要组成部分，本文探讨的是如何在高中物理习题教学中培养学生的物理思维能力。

关键词 习题教学 物理抽象思维 物理形象思维 物理直觉思维

中图分类号：G633 文献标识码：A

在“一体四层四翼”的高考评价体系下，如何在高中物理习题教学中培养学生的物理思维能力。是值得我们思考的问题，也是本文想要去探讨的问题。

“一体”即高考评价体系，“四层”指“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”四层考查目标，“四翼”指“基础性、综合性、应用性、创新性”四个方面的考查要求。

如何在高中物理习题教学中通过培养学生的物理思维能力，达成 “四翼”考查要求是教师必须思考的。物理教学不能一味强调做题，在习题教学中不能只是强调教会学生怎样做题，而如果没有真正理解題目背后的思想与方法，不加理解的套用公式，就不利于学生的思维能力的培养与提高。只有在领会习题背后的思维方法掌握问题解决的思维方式，举一反三，触类旁通，才能实现对物理知识的真正理解，达到对物理方法的真正掌握，从而提高能力。

本文以研究如何从物理习题教学的角度进行实践研究，将物理思维方法融合到物理习题教学中，将理论问题具体化，从而帮助学生养成良好的思考习惯，学会正确的思维方式。

1物理思维概述

物理学科的思维有其独有的个性。物理思维的研究其实是思维学、物理学、物理教育学、心理学、物理教学论等学科的综合研究。物理学是一门基础自然科学，它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法，是自然学科的基础，与其它自然科学相比，其思维方法更加丰富，思维形式更加完整，这为我们研究学生思维能力的培养提供了很好的先决条件。通常情况下，按照思维活动的基本形式和思维材料的不同，我们将物理思维分为三种类型，即物理抽象思维、物理形象思维和物理直觉思维。

1.1物理抽象思维

物理抽象思维是指以物理概念为思维材料而进行的思维，它的基本形式是概念、判断和推理，我们利用物理抽象思维，通过抽象和概括，形成物理概念（如力概念的形成，它是通过概括一类事物的共同本质属性而形成），通过简化物理对象，形成理想化的过程（如质点、点电荷这些理想模型的提出）；通过实验和理论分析，得出定量的推理（如牛顿第二定律F=ma的建立）。

1.2物理形象思维

物理形象思维是以物理表象为思维材料而进行的思维，它的基本形式是表象、直感和想象，形象思维在物理学的发展中起着非常重要的作用，特别是很多假说的建立，往往都是物理学家在一定的启发下通过想象提出的（如安培分子电流假说的建立，安培受通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场很相似的启发，提出著名的分子电流假说）。

1.3物理直觉思维

物理直觉思维是以物理概念和表象结合而成的、具有整体功能的知识组块为思维材料而进行的思维，它不借助于逻辑推理而综合运用己有知识、表象和经验直觉，以高度省略、简化、浓缩的方式洞察物理问题的实质并迅速作出猜测、设想或突然领悟的思维，它的基本形式是直觉和灵感，直觉思维在物理学上许多重大的突破中起着先导作用，量子力学之父普朗克说：“对新观点的一种活跃的直觉想象力，这些新观点不是演绎得出的，而是通过艺术家一般的创造性想象得出的。”

当然我们在对物理问题进行思考时，不是运用单一的一种物理思维类型，往往在同一物理思维过程中同时存在抽象思维、形象思维和直觉思维，思维者是将它们综合运用，从而对物理思维的对象进行全面深入的研究分析，找出物理事物的本质规律。

2在习题教学中培养物理思维能力

我们可以将高中习题教学遵循的解题程序概括的叙述为：第一，根据问题情境建模，形成正确清晰的物理图景；第二，启发学生活化构建的典型形象，依据对象、过程、条件，正确选取物理定律、公式并将物理问题转化为数学问题；第三，指导学生运用数学进行推演、讨论和计算，得出结论。其实高中物理习题解答所遵循的程序也可以说是物理学进行科学研究进程的缩影，从思维的角度来看，它是由形象直观思维向抽象思维推进的过程。

2.1物理形象思维能力的培养

2.1.1用运动示意图描绘物理运动图景

当我们面对物理问题时，我们必须弄明白的是问题在什么样的背景下提出？问题的关键在哪？核心问题或者说是关键问题是什么？问题的突破口（也就是我们常说的“题眼”）是什么？我们总是首先在头脑中模拟出题目所描述的物理情景，从宏观上、整体上把握物理过程。然后根据所研究的问题再逐步由整体的、全面的、发散的思维向集中思维过渡，将思考的目标转为局部，集中到所面对问题的“题眼”上。此后，还要注意对自己的思维的监控，关注要点的同时还要注意与整体的动态联系。教学实践中也发现许多题目，学生首先不能在头脑中形成清晰的物理图景，其次难以将这一图景用缩略图或示意图地形式描绘出来，进而导致问题解决受阻。

2.1.2构建模型理清思路将物理问题形象化

物理学中很多抽象的材料，需要建立起直观映像才能理解。一些学生不具备把抽象关系直观映像化，造成物理知识数学化的倾向。独立形成新的物理图景的能力是宝贵的一种能力。它与人的创造性直接相关，是进行创造性学习的必不可少的条件。从目前的教学现状看，由于种种原因，该能力被忽视了。表现为学生的创造性普遍低，模仿性强，缺乏创造精神。因此，在物理教学中培养和发展学生的想象力，不仅是学好物理的一个必要条件，而且是培养学生形象思维能力的一个重要方面。例如：首先，把思维具体化、形象化。其次，强调类比的作用，用类比的方法来理解抽象问题。在物理学的发展中，许多新概念，新的规律，新的理论的提出多借助于类比。第三，发展学生的空间想象力，在教学过程中，有意识的减少练习中的原始图形，改用纯文字叙述，要求学生在文字叙述的基础上画出图形，以增强学生空间想象的自觉性，使空间想象力有充分锻炼的机会。第四，鼓励学生联想。在物理教学中，要求学生每遇到一个问题都能从不同的角度、不同方面思考、联想、唤起许多与该问题有关的表象，使问题与问题做对比，组构新的物理形象，提高想象的丰富性。同时要求学生能够围绕问题有计划、有目的、有步骤地展开联想，提高想象的自觉性和目的性。endprint

2.2物理抽象思维能力的培养

2.2.1“物”与“理”完美结合——培养学生把实际问题转化为物理问题的能力

如何把客观事物或现象间共同的、本质的属性提取出来，并与非本质属性分离开来，进而把实际问题转化为典型物理问题，是学生在解决与生活密切相关的物理问题时常常遇到的困难。

2.2.2“系统”与“局部”和谐统一——提高物理分析与综合能力

分析就是把事物整体分解为部分，或从整体中区分出个别特性，个别方面。综合就是把事物的不同特性，不同方面联系起来。纯粹的分析法或综合法是不存在的。在解决物理问题时，往往两种方法相互依存，相互渗透，交叉使用。中学生的物理思维能力，首先表现在能够全面地分析综合物理问题的多种因素；其次表现在能够正确的分析物理过程。

2.2.3“因”与“果”必然联系——培养学生的逻辑推理能力

解决物理问题的方法很多，而因果关系分析法是一个很重要的方法，因此，在物理解题训练中，循因导果、执果索因，用不同的思维方式进行因果分析，有助于学生对物理问题的分析更全面、更深刻。

2.2.4“数学”与“物理”相辅相成——提高学生用数学方法解决物理问题能力

数学提供定量分析手段，因此它为一切科学服务。但是，在所有学科中与数学关系最密切的，恐怕还是物理学。

教学实践中学生常常出现的情况是，单独作为数学问题可以轻松解决，单独分析物理问题也能分析，但是将二者结合使用分析解决问题就出现了困难。表现为数理结合的意识不强，能力较为薄弱。在习题教学中应该特别安排一些典型的用数学作为主要工具来分析解决物理实际问题的题目，培养学生这方面的思维意识，训练学生使用数学工具的能力。

2.2.5“动”与“静”辩证统一——培养学生动态思维能力

我们在学习物理时，必须树立变化和联系的观点，在不断变化的过程中从相互的关系中掌握物理概念和物理规律。这种根据思维对象不断运动变化的特点，适时地改变思维的程序和方向，并调控思维的过程，从而实现思维的目标，这样的思维方式叫做动态思维。与动态思维相反，客观事物具有的相对静止的稳定状态在思维活动中的反映，就是静态思维。在习题教学中，教师们应该选择类似的例题，认真分析，剖析典型错误，总结解题方法，从正反两方面对学生进行解题指导，能卓有成效地培养学生动态思维能力。

2.3直觉思维能力的培养

不同的人，直觉思维的习惯和品质存在着很大的差异。对同一个事物或同一个问题，不同的人可能会作出完全不同的直觉判断。那么，在物理教學中，我们究竟应当怎样培养学生直觉思维能力呢？

2.3.1重视经验的积累和对知识的彻悟

西蒙说：直觉是“利用了已有的知识认识了当前的情景。”一般说来，对某一领域中的经验越丰富，对该领域的知识理解得越透彻，就越容易对该领域中的问题产生直觉。离开了已有的经验、知识，直觉便会成为无源之水，无本之木。

另一方面，直觉离不开对面临问题的感知，它是对问题信息迅速加工的产物。但是，主体能从问题中感知到什么信息是与他已有的“潜意识知识”直接相关的。布鲁纳将这种潜意识知识称为“内在模式”。由此可见，直觉与人的记忆信息密切相关。记忆的检索功能在直觉产生的心理机制中占有极其重要的地位。因此，在物理教学中，应当重视“双基”的教学，要使学生对物理概念和规律及典型问题尽可能具体、透彻的理解。例如，对楞次定律，课本中给出的叙述其基本思想是“阻碍原来磁通量的变化”，教学时，应当通过具体实例，使学生了解定律的各种不同表述，如“阻碍相对运动”和“阻碍原电流的变化”等等，这样，学生才容易在碰到各种相关问题时，能够迅速作出反应，产生直觉。

2.3.2鼓励学生广泛联想，大胆猜测创新

联想是不受逻辑约束的思维方法，它具有极大的跳跃性和自由性，可以极为迅速地将不同事物建立起联系。所以，联想是直觉思维的翅膀。问题解法的猜测可以启动解题的思维，问题结论的猜测可以为解题导向，所以猜测是直觉思维的重要武器。因此，在物理教学中，应当积极鼓励学生针对问题，开阔思路，广泛联想，以已有的经验知识及感知到的问题信息为依据，由研究对象的部分信息推测它所具有的全部信息。

“一体四层四翼”高考评价体系的科学构建，是考试内容改革的基础性工程，凸显了高考的考试功能和考查理念，一线教师研读 “四翼”考查要求，实施于教学，体现了国家人才强国战略中对未来发展所需应用型和创新型人才的基本要求，也集中体现了各类高校通过高考选拔人才的共性需求。

参考文献

[1] 王新国.高中物理教学中培养学生的抽象思维[J].中学生数理化（教与学），2017（09）：79.

[2] 彭晓忠.培养学生创新性思维视域下提升高中物理教学质量策略[J].高考，2017（18）：106.

[3] 李义松.如何利用思维教学提高高中物理教学有效性[J].现代交际，2016（13）：207.endprint