高中物理教学中培养学生抽象思维能力的策略研究

张小丽

摘 要：教师在物理课上需引领学生提升思维品质，如何在教学中培养学生的抽象思维能力，成为教师需探析的问题。文章针对高中物理教学中培养学生抽象思维能力的阻力，提出策略。结果表明，教师要打造生本化课堂，保障生活与物理密切联系，利用实验活动、问题以及校社共育等举措，培养学生的抽象思维，提高高中物理教学水平。

关键词：高中物理；抽象思维能力；链接生活

抽象思维主要是指用抽象概念、推理、判断作為基本思维形式，用比较、综合、分析、概括等具象化认知活动作为思维过程，发现事物本质的思维能力。抽象思维有别于动作思维、形象思维，不受感性材料的制约。在学习物理知识的过程中，学生可利用演绎、归纳、分析、概括、对比、逆推等抽象思维解析物理现象、理解物理概念、解决物理问题，这就需要教师指引学生提升抽象思维能力。有些物理教师存在物理脱离生活、物理实验教学水平较低等问题，未能引导学生形成与强化抽象思维。基于此，为了提高高中物理教学水平，探析教师培养学生抽象思维能力的策略显得尤为重要。

一、高中物理教学中培养学生抽象思维能力的基本原则

（一）以课标为基础

高中物理教学需以课标为基础，它是教师培养学生抽象思维能力的依据，只有教学活动围绕课标展开，才能凸显物理特征，达成育人目标。新课标指出，高中物理需与义务教育阶段的物理课程、科学课程高度衔接，进一步提升学生的科学修养，基于此教师在培养学生抽象思维能力的过程中应重视认知迁移，善用学生累积的思维经验与物理知识，使学生能在同化、顺应的基础上赋予物理思维延伸性，减轻学习压力，使思维发展更具进阶性与流畅性。

例如，教师在进行“分子动理论”相关知识的教学时，可以先询问学生对分子了解多少，是否从以往的学习中关注过分子，因为学生在义务教育阶段已经接触过分子，所以能将以往的认知体会、知识储备转变成理解分子动理论的一大动力，在迁移性解析物理概念的进程中强化抽象思维能力。新课标指出，物理课程应有时代性，这就需要教师依托教材整合育人内容，实现教学链接时代的目标，用新的科学技术成果助推学生迁移性探究。

（二）以素养为核心

学生形成与发展抽象思维离不开学科素养，主要源于学科素养可助力学生用学科眼光观察、思考、表达，在此过程中积累思维经验并提升思维水平。高中物理教师要保障教学实践指向本学科素养，即实验探究、科学思维、物理观念与科学态度及社会责任。

例如，教师在进行“气体、固体和液体”相关知识的教学时，可以引导学生用物理视角观察现实生活中的气体、固体、液体，透过事物表象解析其属性，探究气体、固体、液体变化客观规律与必要条件，基于认知经验抽象概括客观事实，同时根据事实与科学理论提出用本单元知识解决具体问题的建议。在生产中锅炉属于重要的机械设备，能借助电能、化学能输出有机热载体，温度对锅炉压力会产生影响，同时会影响到锅炉的性能，一旦性能不稳定可能会降低生产量，甚至会引发事故。基于此，生产单位需从安全运营、节能环保角度出发改造锅炉。教师可从生产实践中筛选一些锅炉，利用微课介绍锅炉应用场景与运行参数，引领学生关注压强、温度的变化，以气体等容、等压变化为抓手展开探究活动，提出有着创造性的见解，同时唤醒学生的社会责任感，形成用科学改造现实世界的积极想法，达到基于核心素养增强抽象思维能力的目的。

（三）以兴趣为动力

学生动脑思考是形成抽象思维的起点，若学生始终被动探究，那么并不能激活个人的思维，还会出现思考惰性的情况，影响抽象思维的形成与发展。基于此，教师需在物理课堂上调动学生探究的兴趣，将兴趣视为学生开展思维活动的有利条件之一。

例如，教师在进行“热力学定律”相关知识的教学时，可以先展示一些与热力学有关的热能开发利用实例，借助统计图、访谈视频、新闻及其他媒介输出信息，使学生能对热力学产生感性认知，还能因有趣的实例而产生探究热情，想要用物理知识加以解析，感性认知得以发展为理性认知，形成抽象思维。为了使兴趣探究更具高效性，教师可在课前布置预习作业，并发放调查问卷，了解学生感兴趣的知识点，以及想要探究的真实案例，在此前提下汇聚学生端的信息，以这些信息为依据筛选网络资源，编设主题化微课，解决学生对探究性实例不感兴趣的问题，使学生可在实例指引下探寻事物本质，提升抽象思维能力。

（四）以应用为载体

学生是否能运用抽象思维方法解决现实问题可作为评判其抽象思维能力强弱的标准之一，抽象思维方法包括演绎、归纳、分析等，为了培养学生的抽象思维能力教师要引导学生应用相关方法，同时在应用中发现新问题，找到新的学习实践着力点，借助应用经验解析物理概念，构建“实践－研讨一再实践”的思维发展闭环，做到理实一体，提高教学质量。基于此，物理教师要引领学生应用所学知识以及抽象思维方法。

例如，教师在进行“利用传感器制作简单的自动控制装置”相关知识的教学时，可以先在课上展示一个或多个自动控制装置，再引领学生观察与分解该装置，同时思考物理理论知识在该装置中起效的方法，通过理论性分析制订自动控制装置还原或优化方案。教师可利用微课介绍若干基于传感器的自动控制装置，其目的是引领学生归纳总结出共性，为方案的实施与改进提供依据。在此基础上，给学生机会制造装置，对装置一般性状进行分析，同时对自动控制装置有更加直观与全面的理解，通过分析、归纳、演绎提升学生的抽象思维能力。值得一提的是，学生在解决用传感器制作简单自动控制装置的过程中不仅会用到物理知识，还会用到数学、计算机等知识，基于此教师需构建主题式实操平台，在该平台鼓励学生用学科知识统整意识思考与探究，将多学科知识转化为激活抽象思维的动力。

二、高中物理教学中学生抽象思维能力培养阻力

（一）学生在物理课上思维僵化、保守、活力较弱

学生是吸收、运用物理知识的主体，只有其思维充满活力才能由感性思维进阶为理性思维、由形象思维发展为抽象思维。在有些物理课堂上学生学习热情不高、压力较大、兴趣较淡，造成了思维僵化的后果，物理思想较为保守，不善于创新与突破，因为思维活力较低，所以很难提升抽象思维能力。

（二）物理脱离生活

抽象思维不能凭空产生，要以理论、实践为依据，亦是对感性认知的凝练，基于此物理教学应以感性认知为基础，逐渐引导学生形成抽象思维，然而有些物理课堂脱离生活，教师习惯直接导出理论知识，如定义、公式等，这使得学生感性认知经验不足、基础薄弱，出现了无法强化个人抽象思维的后果。

（三）物理实验教学水平有待提高

学生在实验中能观察到物理现象，还能借助理论知识解析相关现象，透过表象洞悉物理本质，并能更好地认识世界。有些物理教师实验教学水平有待提高，出现了学生实验自由度较低、动态评价低效等情况，这不利于学生在物理实验活动中形成与发展抽象思维。

（四）物理教师提问方式不够合理

问题是打开学生思维枷锁的一把钥匙，提问方式会直接影响到学生的思维活性，有些教师习惯提出封闭式问题，学生仅需用是或否回答且以集体问答为主，这就很难用问题点燃学生的抽象思维，以问题为支点的师生互动效率随之降低。

（五）校社共育力度不强

校社共育指的是学校、社会共同达成教育目标，这与陶行知教育理论中的“社会即学校”观点相符，亦是家校社共育的模式之一。当前有些高中院校存在校社共育力度不强的问题，物理课堂很难延伸至应用场景，学生物理概念、公式等内容的学习停留在死记硬背、应对考试的层面上，未能学用结合，既不利于学生为迎接新高考挑战储能，又不利于培养学生的抽象思维。

三、高中物理教学中培养学生抽象思维能力的策略

（一）打造生本化课堂

为了在物理课堂上播撒抽象思维种子，助力种子萌发，教师要打造生本化课堂，为学生抽象思维形成与发展提供空间。为了做到这一点教师要解决学生思考探究依赖教师的问题，同时要增强生本化课堂的启发性，达到激活学生抽象思维的目的。

例如，教师在进行“运动的描述”相关知识的教学时，可播放视频，视频内容为游客乘坐火车到西藏旅游实录，教师鼓励学生看视频找出运动的物体并加以描述，在描述进程中关注异同点，其目的是引导学生类比、对比，在此前提下发现、理解机械运动、质点、位移等物理概念。因为学生在以往的学习中已经接触过物体运动相关知识，所以具备迁移探究基础，教师可从初高物理衔接教育维度切入构建生本课堂，给学生迁移性探究物体运行现象的机会。其中，学生用学过的物理概念解析运动现象的过程，就是教师培养其抽象思维能力的过程。实践证明，学生思维活性不尽相同，思维活跃的学生想法多、爱表达，能让生本课堂更具活力，还能启发其他学生思考、探讨、表达。基于此，教师可构建物理学习小组，小组构建理论基础为支架教育，同時布置小组探究任务，用任务启发小组成员抽象思考，如结合视频内容概括出选择参考系的基本原则、用模型演绎速度与时间的关系等，使物理小组能明确学习方向，在思考角度一致、能力互补、互相启发的基础上激活抽象思维，还能学会用排除、假设等抽象思维方式获取知识[1]。

（二）联系生活，鼓励学生创新

形象思维、抽象思维与灵感思维均是人脑对客观事物的深度反映，虽然存在差别，但有关联、形象思维为抽象思维发展奠定了基础，人脑能在感性认知的过程中提炼经验并总结出一些结论，这些结论能通过实践加以验证。在观察、表达、总结、假设、推导的过程中，形象思维、抽象思维互相转化，同时迸发灵感，灵感思维是非逻辑与逻辑、非连续与连续、清晰与模糊、无序与有序认知行为的辩证统一，在形象思维、抽象思维跃迁性、渐进性发展进程中得以强化，并影响着个体的思想，思想决定行为，在灵感思维驱动下创新。教师在教学中引领学生用物理眼光观察，用物理思维探究，用物理语言表达，表达方式多元，使得形象、抽象、灵感三大思维能彼此影响，助力学生掌握物理知识并增强物理素养。生活处处有物理，物理链接生活能为学生三大思维交互式发展提供有利的条件。

例如，教师在进行“圆周运动”相关知识的教学时，可以创设生活化情境，小红一家开车出游，在拐弯时父亲说这一段路是外高内低，在往右拐时司机左侧路面要高一些，教师指引学生利用生活情境中提供的信息分析拐弯路段高低不同的原因，同时结合生活经验提出公路合理化建议，迸发创新灵感，注重学用结合。其中，学生根据实例探究物理现象并用物理知识逻辑推理的过程，就是教师培养学生抽象思维能力的过程。再如，教师在进行“机械能守恒定律”相关知识的教学时，可以率先询问学生是否了解轮滑这项运动，分享轮滑体验，将学生的运动生活、物理课堂连接到一起，在此基础上借助电子白板演示固定光滑轨道内轮滑运动过程，而后引导学生在观察思考时用物理语言说明物体机械能守恒。通过观察学生发现无论是半圆、斜面、圆弧及其他不规则轨道，对物体来讲支持力不做功，仅重力做功，得出物体机械能守恒的结论。教师在肯定学生观点的基础上，鼓励其从机械能守恒角度出发设计炫酷的轮滑动作，亦需说明该动作的合理性，实现形象思维、抽象思维、灵感思维互相影响、共同发展的目标。需要注意的是，学生在结合管状轨道、四分之一圆弧轨道、斜面轨道观察物体运动现象时可能会有不同的想法，因为非连续、非逻辑、模糊的感性思维是抽象思维形成的基础，所以教师要允许学生有歧义，甚至说出错误的观点，给学生机会通过正推、演绎、分析等抽象思维工具纠错，在此过程中强化学生的抽象思维能力[2]。

（三）利用实验活动培养学生的抽象思维

抽象思维有两种类型：其一为经验型，在实践中个体以经验为基础抽象出概念，这些概念可用来解决实际问题，如农民在长期的劳作中发现了二十四节气，并能根据各个节气来决定耕地、播种、收获，农耕知识有着抽象性，是农业生产经验汇聚与提炼下的产物；其二为理论型，用公式、定律、原理、概念等理论知识加以假设、判断、推理、总结，如建筑师用建筑原理建造桥梁、房屋、隧道，园艺师用美学概念设计景观，科学家用公式解决问题。为了使学生能提升抽象思维能力，教师要将经验型思维、理论型思维看作育人支点。因为物理实验活动既要求学生用以往的经验学习探究，又需要学生运用物理理论加以假设、分析、总结，所以能够培养学生的抽象思维。

例如，教师在进行“验证动量守恒定律”相关知识的教学时，可以启动物理实验小组，引领各组成员商定实验方案，结合以往的实践经验提炼出实验目的，说明实验原理，理顺实验思路。方案主要有四个，一是用气垫导轨进行一维碰撞试验，二是用小车进行一维碰撞试验，三是用斜槽滚球进行动量守恒定律验证实验，四是用等长摆球进行一维碰撞试验。上述实验方案均需说明所需器材、操作基本步骤、实验预期现象、数据处理、误差分析等方面。其中，学生归纳总结实践经验制作实验方案、预测实验现象、分析实验误差产生原因等实践过程，就是增强其抽象思维能力的过程。教师在引领学生合作实验时可渗入创新精神，鼓励各组创新，从实验原理创新角度来讲，教师可引导学生通过斜面平抛运动得到两个球碰撞后的速度，亦可展开对比性实验活动，多角度验证猜想，在创新中激活抽象思维，优化实验感受。学生创新实验还可聚焦器材、过程、结果展示等方面，进一步扩展学生锻炼与强化抽象思维的学习空间[3]。

（四）借助问题激活学生的抽象思维

抽象思维前后一贯且有确定性，在推理论证中不能有矛盾，任何猜想、假设都要有依据、有条理，在解析事物本质时要用到判断、推理、比较、概括、抽象等思维方法。因为学生物理学习经验、学科素养、学习专注度、观察视角等方面不尽相同，所以为了满足每位学生形成与强化抽象思维的需求，教师要合理提问，用问题激活学生的抽象思维。

例如，教师在进行“电磁感应”相关知识的教学时，可以将借助实例说一说如何理解电磁感应现象、什么是自感现象等问题视为学生归纳总结学习成果并提炼得出物理概念的发力点，助力学生形象思维发展为抽象思维。电磁感应这一单元的公式较多，利用这些公式解决物理问题对学生增强理论型抽象思维有益，基于此可根据课程内容布置习题，如题：图中a、b为材料相同的等长导体棒，在水面内光滑平行导轨上处于静止状态，b棒是a棒质量的2倍，均匀磁场竖直向下，若a棒初动能为4.5J，同时a棒朝左运动，导轨电阻忽略不计，那么a棒产生的热量最大是多少。无论是随堂提问，还是习题、例题，均对学生假设、推理、概括等抽象思维的个性化发展有益。为了引导学生在解题进程中增强抽象思维，教师要注重提高问题的合理性，既要与物理知识有关，可引导学生演绎、推导、总结，又要与学情有关，问题难度有着阶梯性，抽象思维较差学生可解答难度较低的问题，抽象思维能力较强学生则可挑战高难度的问题，达到用梯度性问题吸引每位学生参与物理学习活動并逐步提升抽象思维能力的目的。

（五）在培养学生抽象思维能力的过程中发挥校社共育作用

陶行知指出“社会即学校”，在社会场景内展开教学活动学生可加强“六大解放”以及知行合一，利于培育学生的社会责任感。高中物理教师应从学生通过“六大解放”强化抽象思维的角度出发落实校社共育目标，将社会场域、物理课堂嵌合到一起。

例如，教师在进行“传感器”相关知识的教学时，可以带领学生来到当地的农业生产种植基地参观游学，在农业现代化大背景下，传感器成为水肥一体化、无土栽培、病虫害监控、无人机直播等技术应用推广的重要载体，教师引领学生关注传感器在农业领域的应用目的、过程、现象、效益，在此基础上产生感性认知，而后提出问题，如怎样定义传感器、传感器的工作原理是什么等，助力学生围绕问题归纳总结、抽象概括、分析与综合，增强抽象思维能力[4]。现阶段许多博物馆、科技馆朝着数字化方向发展，建设线上展馆，用以拓宽相关展馆的公共教育空间，学校可借助网络嵌入该空间，获取展馆资源，扩充教育内容，亦可与展馆工作人员打造双师课堂，转变文化知识的输出媒介，用展馆提供的模型、视频、文本等资源启发人、教化人，培育学生的综合素质，如思维品质、社会责任感等。学生的抽象思维能力属于一种综合素养，亦可在“物理课堂+公共教育”这一模式起效的前提下得到发展。例如，教师在进行“宇宙航行”相关知识的教学时，可以组织学生“云”参观有关宇宙的博物馆、科技馆，在展馆工作人员的帮助下借助文献、模型等载体介绍牛顿的设想，以及人造卫星运行动力学，直观了解第一宇宙速度。有条件的学校可以带领学生实地参观，参与科技馆组织的活动，如“体验宇航员的一天”等，使学生能在模拟的宇宙航行环境中思考与分析，还能大胆质疑，用物理观念探究发现的问题，在问题研讨过程中强化抽象思维能力。值得一提的是，在“云”游览或实地参观博物馆、科技馆的过程中学生能了解我国航天文化，因“张衡一号”“嫦娥一号”、天宫空间站及其他航天航空方面的成就而萌生学习兴趣，这对学生自主探究、扩展性学习有益，可持续增强学生的抽象思维能力。

结束语

综上所述，教师在高中物理课堂上要助力学生强化抽象思维能力，为了做到这一点教师要给学生独立设想、推导、质疑、创新的机会，还要将实验活动、随堂提问、社会实践等方面视为学生形成抽象思维及运用抽象思维工具解决问题、洞悉物理本质的着力点，助力学生在发展抽象思维能力的同时获取物理知识并提升物理素养。

参考文献

[1]陈涛.高中物理教学中学生抽象思维能力的培养方法探究[J].河南教育（教师教育），2023（8）：78-79.

[2]何水强.浅谈高中物理教学中如何提高学生的抽象思维能力[J].广西物理，2022，43（4）：228-230.

[3]陆康其.促成学生高阶思维能力发展的课堂教学改革[J].人民教育，2021（8）：67-68.

[4]刘勇博.高中物理教学中培养学生抽象思维能力的策略研究[J].科教导刊（上旬刊），2020（7）：147-148.