中学物理教学与学生思维能力的培养

中学物理教学与学生思维能力的培养·来源：自创·所属子类：·所属专题：教案·年级类型：高三·科目类型：物理·录入人：刘祖省·关键字：中学物理教学与学生思维能力的培养·点击数：219·内容简介：论文内容中学物理教学与学生思维能力的培养刘祖省摘要：本文从当前教育形势出发，对思维能力及其重要性作了说明，总结了物理思维的特点，阐述了思维能力的培养渗透于物理教学的全过程。

关键词：素质教育、思维能力、物理教学一、引言在当前由应试教育向素质教育的转轨中，如何着眼于能力的培养，是教育界讨论的课题。

物理学科在素质教育中的地位不容忽视。

物理教学除了传授知识以外，更重要的是培养学生的能力。

能力，首先是思维能力。

物理学家劳厄曾指出：“重要的不是获得知识，而是发展思维能力，教育无非是把一切学过的知识都遗忘掉时候所剩下来的东西”。

因此，在教学中，使学生的思维能力不断提高，进而运用思维很好地理解和掌握物理概念、规律、实验，解决物理问题，这是物理教学的一项重要任务。

二、思维能力及其重要性思维是人们对客观事物的间接的、概括的反映。

所为思维能力，就是人们在感性认识的基础上，运用比较、鉴别、概括、抽象、分析、综合、归纳、演绎、假设和想象等思维的基本方法，形成概念并通过判断和推理，从而获得对事物的本质和规律性的认识的一种能力。

思维能力，是各种能力中最重要的一种能力。

如果没有科学的思维，人类就不会有理性的认识，也就不会有科学理论的建立。

就物理学的研究和教学来说，思维能力，同样起着重要的作用。

不论是物理概念的建立，或是物理规律的发现，物理基础理论的创立，还是对前人累积的理性认识的掌握，都离不开思维能力的作用。

在教学实践中，我们常常会遇到一些思维能力特别强的学生，他们不论学习哪门学科，都是效率高，成绩好。

这说明，培养思维能力，既是物理教学的任务，又是提高物理教学质量的保证。

三、物理思维的特点无论是物理概念的形成，还是物理规律的得出，都必须经过人的思维加工过程。

要提高物理思维能力，首先得研究物理思维本身的特点。

物理思维有与一般思维的共同之处，也有其自身的特点。

㈠建立理想模型客观事物、现象往往是错综复杂的，不是孤立的，为了使研究问题简化，物理学常采用先忽略某些次要因素，突出主要因素，把问题理想化的方法。

如，质点、刚体、理想气体、光滑面、点电荷，原子模型••••••这些研究对象都是理想化的模型；匀速直线运动，匀变速直线运动，匀速圆周运动，抛体运动，简谐运动，等压等温变化，绝热变化••••••这些过程都是理想过程。

这些理想模型的建立，推动着物理学的发展，而物理学的发展，又不断地改造着这些模型本身。

㈡等效思维方法所谓等效思维是指这种绕过原问题的困扰，构造与原问题具有同解的新问题进行思维的方法，这种思维方法广泛地被运用于物理学的研究和应用之中。

例如，在力学中重心概念建立，一个物体可看成为由无数个微小的部分组成，实际上每个部分都要受到微小的重力，这些微小重力的作用点都不相同，若是这样来研究重力，复杂得无从下手。

我们设想把无数个微小的重力用一个等效的重力来代替，重心就是这个等效重力的作用点。

另外，如力的合成、分解，波的迭加、电路的等效变换，电容的串并联计算等都属于等效思维在物理学中的应用。

㈢假设的验证假设是指人们在研究某一个问题时，根据现有的论据（包括实验），提出的一种推断认识，但这种认识并不是确定的，可能正确，也可能不正确，因此，凡假设都必须进一步经过验证才能成立。

它只是人们在研究问题中的一种思维方法。

物理假设的形成大体可分三种方式：第一，根据已有的物理论和物理事实对未知的事实做出假定性的说明，很多物理假说都属于这一类型，如牛顿提出的万有引力假说，就是综合了开普勒和伽利略等物理学家的研究成果，加上他本人的研究才形成的，欧姆研究了大量电路中电阻(R)，电压(U)，电流(I)的关系，提出了I=U/R，就是用归纳法提出的假设。

第二，从物理理论的整理和研究中，通过逻辑推导，作出某些推测和预见。

如1868年，麦克斯韦关于电磁理论的假说。

第三，当已有的物理理论无法解释新的物理事实时，根据新的物理事实提出与已往理论观念根本不相容的假定性说明。

如1900年普朗克提出的量子假说。

人类的科学史都是人们在一定认识阶段提出的各种假说。

经历实践与理论的检验，错误的被否定，正确的被保留，不断完善，形成更为合理的假说，再接受检验......如此往复，促进进步。

㈣运用数学模型求解物理问题物理模型与数学模型之间的转换是一种很重要的思维方法。

在物理学的理论研究和实际应用中都得到广泛的使用。

下面举一个简例说明。

如将物理问题转化为求三角函数极值问题。

如右图，至少要用多大的力将质量为m物体拉动？首先对这个物体进行受力分析,很快得到：μmg-μFsinθ＝Fcosθ式子变形得：F=μmg/(cosθ+μsinθ）这是一个数学模型，整理可得：F=μmg/ sin(θ＋ψ)≥μmg/ ，通过数学模型，我们可以对问题得到更为全面和深刻的认识。

四、思维能力培养的基本途径㈠通过课堂教学培养学生思维能力课堂教学是物理教育的关键性的场所，是培养学生思维能力的主要渠道。

课堂教学中，思维活动的结构图如下：物理学家的思维活动教师的思维活动自上课学学生的思维活动反馈下面谈几点如何优化课堂教学，突出思维能力的培养的体会：１、重视物理概念、规律形成过程，培养学生思维能力。

杨振宇博士说过“世界上第一流的学者，往往站在问题的最原始的出发点”在进行物理概念，规律的教学时，尽可能地把学生的思维引向问题的最源头，鼓励学生模仿物理学家的样子，在实验或实践的基础上，通过想象和直觉，大胆地提出自己的猜想和假设，并在教师进行点拔、引导，让学生在原有思维层次上，进一步展开理论推理，从而获得物理规律。

如在教学“牛顿第一定律”时，与学生一起演示伽利略理想实验，让学生主动参与与探索规律活动，使之身临其境，再现当年伽利略研究的思维方法和发现的过程，从而让学生熏陶了科学家研究问题的思维方法，训练和发展了思维能力。

２、将物理概念、规律进行全面、准确、深刻地理解培养学生分析问题能力。

教课本中的物理概念、规律都是经过物理学家概括、总结而成的。

在充分展现物理学家思维过程并得出物理概念规律后，我们要进行深刻理解它，细细去体味概念、规律中的每一个词。

教给学生从规律中总结和引出处理问题的思路和方法。

解决物理问题的思路和方法，应该从这些物理规律中去寻找，从定律本身的分析中引出解题思路是形成解题思路的基本方法。

从定律中找方法，就要求我们对定律本身作深入分析，分析定律中的各个物理量的意义及其相互关系，这不但有利于加深对物理概念的理解，更重要的是有利于提高学生分析和概括的思维能力。

例如，对牛顿第二定律：ΣF＝ma的剖析，m是研究对象的质量，ΣF 是研究对象对象周围物体对它的作用力的合力，a是研究对象的加速度。

ΣF这一项联系到矢量合成的法则和各种具体力的定律。

a与运动学的各种规律相联系。

即牛顿第二定律是反映物体在力作用下如何运动的问题，所以在利用牛顿第二定律解题时，第一步必须明确研究对象，第二步对研究对象进行受力分析，从中确定ΣF，第三步分析研究对象的运动状态来确定a，第四步建立牛顿第二定律方程并进行运算、讨论。

３、课堂教学中，给学生一定的思维容量，强化思维训练。

学生思维能力的培养是物理教学的一个重要任务，而培养和发展思维能力必须建立在思维训练的实践之中。

教师在课堂教学中，要精心安排好教学环节，给学生一定思考空间。

如采用讨论法教学，充分发挥学生的主体作用，当场展现学生的思维过程，让全班同学“集思广益”，教师及时收集反馈信息，从而对症下药，予以纠正。

如在讲“牛顿第一运动定律”适当安排时间，让学生讨论“力是物体运动原因还是改变物体运动原因”。

㈡在实验教学中培养学生的思维能力物理学是一门实验为基础的科学，实验课教学是物理教学的重要一环，因此也是培养学生思维能力的一个重要途径。

下面就物理实验教学的几个环节中，谈谈物理实验教学与学生思维能力培养的关系。

１、通过理想实验，培养学生想象能力和逻辑推理能力。

“理想实验”是人们在头脑中塑造的一种具有理想过程的实验，它具有逻辑推理的思维过程，是进行理论研究的一种重要方法。

如伽利略的斜面实验，得出运动不需要力来维持，驳斥了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的论断。

又如理想气体状态方程的推导是一个典型的理想（或思维）实验，该推导过程设想了一个实验装置，设想了二个过程（等温、等压）也没有任何数据记录得出的，因此，在物理教学中，大胆启发和引导学生运用思维实验、展开想象翅膀、运动思维、培养学生想象能力和逻辑能力。

２、通过设计实验，培养学生发散思维能力。

多数物理实验都是学生被动地进行，只是按照实验册的步骤安排去做。

学生的思维就会显得呆板，缺乏灵活性。

因此，教师在教学中要发迹一下方法，让学生在已有的实验基础上，自己设计一些实验方案。

如，要测量一张桌子的长度，有哪些方法？学生想来想去只有用尺子去测量，教师可以一反常规，可以用手表、细线、小重锤来测量，让学生设计一下实验步骤，写出具体测量方法，增减学生思维能力。

（提示：测桌子的长，转为测细线的长，再转化为测单摆的摆长，然后用T=2π＝>l=T2g/4π2，又如在测重力加速度时，可有哪些方法？有落体法，气垫导轨法、圆锥摆法等。

培养学生发散思维。

３、改进实验方法，培养学生创造性思维能力。

一些实验，由于实验原理和方法不够完善，或者实验效果较差，在物理实验教学中，要引导学生积极开动脑筋，努力改进实验方法要有创新精神。

如：用单摆测重力加速度的实验中，通常情况下可应用公式T=2π，测出l和T再求g，但是当摆球的形状不规则，密度又不是均匀分布的情况下，摆球重心很难确定。

在这种情况下，可改进实验方法，避开找重心问题，进行两次测量，就可以解决。

如下图：T1=2π ...[1] 将[2]式平方减去[1]式得：T2=2π ...[2] g=4π2(l2-l1)/(T22-T12)在实验中，通过启发学生改进实验方法，不仅可以使实验效果更显著，误差减少，实验更趋于完善，主要对培养学生创造性思维的能力有益处。

４、进行误差分析，培养学生分析问题的能力和严谨的科学态度。

在物理实验教学中，各种物理实验在实验原理上，实验操作过程中，实际情况和理想状态的差异等一系列原因，使一般的实验都存在着各种各样的误差，在教学中要善于教会学生认真分析实验误差产生的原因，努力减少误差从而培养学生分析问题，解决问题的能力和严谨的科学态度。

例如在验证机械能守恒定律实验中，用不同的方法处理实验数据，我们发现就会得出不同结果的实验误差。