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

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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