在解题中培养学生的逻辑思维能力

叶冬梅

【摘要】在教学中发现学生在物理解题过程中存在思路不清、逻辑不顺的问题。由于“算法”给出的是清晰、规范、系统的思维和解题过程。因此，在物理解题过程中，将“算法”思维应用于建构和求解过程，对“物理解题”形成规范化流程以及逻辑思维能力的培养具有一定的帮助。

【关键词】算法：物理解题：逻辑思维

引言

人类解决问题的思维方式通常有两种：推理、算法。推理方式是从抽象的公理体系出发，通过演绎推理和归纳解决给定的问题的思考;算法方式是从具体的操作标准出发，通过构建和实施思维模式来解决问题的操作过程。

以上两种思维方式在中學物理解题过程中都有涉及，更多的时候是算法的一种应用。算法思维就一类问题分解成清晰的指令和系统的步骤，帮助学生理清思路，形成规范化解题流程，对逻辑思维能力的培养起着重要的作用。

一、算法的意义

算法是通过明确的指令，利用确切而完备的描述来解决问题。算法是通过系统机制解决问题的系统方法，一个问题分成几个小问题，用小步骤逐一解决，最后将小步骤整合成为规范化流程，形成系统的解决方案。

算法思维在数学、科学领域的发展过程中起着至关重要的作用，同时也加快着人类和世界发展的脚步。实际上算法思维方式是在利用一系列包含思维逻辑的有限步骤去解决一个待解决的目标。当然，一个问题可以通过各种算法达成目标，但是存在一种相对最优的算法，简化了过程和步骤，使同一类问题具有了相同或者相似的思路与方案。

二、中学生物理解题过程中的短板

在教学过程中，我发现层次不同的学生存在两点差异，一是学习主动性差异，直接导致学生对程序性知识的掌握程度不同。二是思维能力的差异，这反映在对知识运用能力的差异上，比如，归纳、举一反三的能力，这些差异也就体现在解题的过程中。

解题过程需要学生在心中形成一套知识体系，包括对程序性知识的梳理和解题思路的形成。有些问题的解决可以采用试误式，学生在刚接触物理的时候，章节作业针对性强，每道题目的知识点类似，学生普遍使用试误式的方法，也会发现比较好用。但是学习到了一个阶段，作业练习综合性强，试误式显得越来越吃力，所以学生需要形成新的解题方式，即顿悟式解题。格式塔心理学提出“顿悟”在解决问题中发挥的重要作用，将已有的知识体系进行梳理，通过一定的步骤将已知结构和目标结构联系在一起，最终形成规范的套路和一定的章法。对于高中生解题过程中基本上都是采用试误式和顿悟式结合的方法。学生在这方面十分欠缺，对于一个类型的题目没有方法或者根本没有意识将他们联结形成系统，遵循一定的逻辑思维进行分析，这也是学生在高中陷入题海战术，但收获不大的原因。作为一名高中物理教师，在教授知识的同时，还需要灌输解决问题的理念，培养学生的思维逻辑能力。

三、算法思想指导物理教学，形成“解题算法”

若采用有效的思维方式（算法），并将其应用于物理解题过程中，可以培养学生对知识点的梳理和知识模块的重组能力，跳出某一个小点，可以站在一定高度，从整体把握解题的过程。

算法需要一个明确的目标，包括从条件的等级顺序，知识过程中的因果关系和它们之间关系的意义。算法从某种程度上来说，就是一种连接知识、应用知识的逻辑结构，它为我们提供了连接新旧知识的桥梁，简化了解决问题的过程。对于同一类题目，我们可以省下很多重复的无效时间，提高了效率。著名发展心理学家让·皮亚杰认为，解题者一旦掌握了逻辑结构就可以有效地解决问题，我们的学生能掌握逻辑结构，就可以应用于各种问题的解决。

物理解题的思维方法对象是陈述性知识，而每个学生对这些“知识模块”的掌握程度以及对他们内在联系的理解各不相同，也就是程序性知识习得的能力各有不同。因此，“算法思维”应用于“物理解题”过程中，根据题意，有时可以省略或简化其中的一些环节或步骤，关键在于学生解题目的明确，选取本题适合的过程，这也就训练了学生的思维逻辑能力和整合归纳的能力。

在高一阶段，知识点不多，老师可以手把手教学生对于一道题目如何形成算法，比如受力分析流程、涉及摩擦力类型、运动学与动力学相结合类型。经过几次磨合，学生会对形成算法的过程有了解，慢慢地可以自己对新题进行应用，而且学生会发现前段知识的习得，实际就是后阶段算法中的一个小部分，每个小部分的重组就会形成一个新的算法。高二后阶段和高三主要开始复习，是对算法的不断熟悉和应用，这个阶段主要靠学生自己对知识的构建和重组，但这个过程依仗于前阶段知识的掌握程度，基础是关键。所以高一阶段对于算法思维的应用是非常有必要，也是非常有效的。在教学过程中，特别是复习阶段，罗列每部分典型例题的相关例题，整理出适合学生理解和记忆的“算法”过程，这可以帮助学生夯实基础，对知识点加深印象，应用起来更加得心应手。

结语

除了以上说的学生们解一类题目所用的解题步骤，其实在我们的日常生活中，我们所思所做的一切的行为顺序也是一种算法方式。比如老师上课时候通常遵循的教学步骤，流水线上每一道工序以及这个整体，做一件事情的流程等，这些都对现代生活甚至文明的发展有深刻的意义。

“试图把事物陈述为算法比我们只用传统方式理解事物要深刻得多”。算法是自然创造给人类的智慧，是一种通用的法则，和哲学、科学、语言一样是艺术的存在。不仅是在物理解题中，在生活生产中加以应用，都能给我们的生活提供极大的便利，为我们创造更多的财富。

参考文献：

[1]苏荣晖.算法方式在中学物理教学中的应用[J].文理导航（中旬），2013，25 （2）：40.

[2]曾庆红，杨桥艳.瓶颈旅行售货员问题算法[J].保山学院学报，2014，33 （2）：51-52.