浅谈课堂教学中学生逻辑推理能力的培养

课堂教学中学生逻辑推理能力的培养

郑雄

逻辑推理是根据一个判断或一些判断得出另一个新的判断的思维形式，它是逻辑思维的最基本的形式之一。黑格尔曾说过：“任何科学都是应用逻辑”。伟大的物理学家爱因斯坦则认为：“作为一个科学家他必须是一个严谨的逻辑推理者，科学家的目的是要得到关于自然界的一个逻辑上前后一贯的摹写。”可见逻辑推理能力是科学家必须具备的最重要、最基本的思维能力。

物理学科以逻辑严密而著称，物理学中每个概念的形成过程、每个规律的建立过程都是一个严密的逻辑推理过程，每个物理问题的解决过程也是一个严密的逻辑推理过程，因此逻辑推理能力被作为高考物理学科考核的五种基本能力之一，在历年的高考中得到了充分的体现。它要求根据已知的知识和物理事实条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，从而得出正确的结论或作出正确的判断，并将推理过程正确地表达出来。这就要求物理教师在教学中重视培养学生的逻辑推理习惯，提高他们严密的逻辑推理能力。

由于我国目前的中学教学模式是课堂教学结构模式，知识传授都是在课堂教学中进行的，因此在课堂教学中培养学生的逻辑推理能力是最直接、最有效的途径。

一. 重视课堂结构设计的逻辑性。学生是课堂教学的主体，而教师则起着主导作用，教师的一言一行都会成为学生模仿的对象；自然，课堂结构的逻辑性就对学生起着潜移默化的影响。因此教师在课堂结构的设计上要把握全局，要十分重视各个阶段的逻辑结构——从旧课内容的复习到新课的引入，到新课内容的讲解；新课讲解从某一内容的结束到另一内容的开始，这之间内容的过渡，甚至语言的衔接；最后到课堂小结……所有这些，都必须做到认真考虑，精心设计，做到层层深入，环环入扣，体现出非常严密的逻辑性。

这严密的逻辑性来自教师备课时对教材的认真钻研，反复推敲，掌握教材本身的逻辑性。

以教材中“带电粒子在磁场中作圆周运动”一节为例，可进行这样的层次设计（仅选择内容讲解部分）：

根据教材的要求，首先指出：带电粒子速度与磁场垂直时，洛仑兹力的方向将同时垂直于磁场和速度的方向，因此带电粒子只能在垂直于磁力线的平面内作某种曲线运动。然后指出：因洛仑兹力始终与速度方向垂直，所以洛仑兹力将永不做功，由动能定理可知带电粒子的速率将保持不变，从而得出带电粒子只能作速度大小不变而方向不断改变的匀速率曲线运动。然后讨论得出曲线运动的轨迹：通过回顾力学中已学过的圆周运动的知识，洛仑兹力永远与运动方向垂直，而且大小又不改变，正好提供给带电粒子作圆周运动的向心力。通过以上师生的共同讨论和分析，带电粒子在匀强磁场中将作匀速圆周运动就确定无疑了。运动的大致形态也就在学生的脑海中浮现出来。紧接着，教师用多媒体模拟演示微观带电粒子在磁场中作圆周运动的图象。最后，用洛仑兹力演示仪演示从电子枪中发出的电子射线在磁场中形成的圆周运动轨迹。通过以上引导，学生从理性的推

理、分析，步步逼进，层层深入，再通过对多媒体模拟演示运动情况的观察，最后又借助实验加以证实，这样就大大提高了学生的学习兴趣，激发了学生追求科学的强烈欲望，更重要的是学生在听课过程中有意无意的接受了教师严谨的课堂结构设计和严密的逻辑推理方法的薰陶，为培养严谨的科学态度和逻辑思维习惯、培养逻辑推理能力起到了极其重要的作用。

二. 从课堂教学的内容上发掘逻辑推理的方法，对学生加以引导。物理学科以逻辑严密而著称，物理学中许多现象的发现、概念的形成、规律的总结，其过程都包含着严密的逻辑推理，教师如果能够积极的去挖掘这些内容，并在教学中有意识地引导学生展开分析，将规律形成的严格的逻辑推理过程进行重现。这样不仅能加深学生对规律本身的理解，而且能有效地培养学生严谨的逻辑推理方法和能力。

例如在学习自由落体运动时，碰到的第一个问题就是：物体下落的快慢是否与物体的重力有关？由于受日常经验影响，学生的观点通常都同亚里士多德的观点一致。为了纠正这一错误观点，课本中用“牛顿管”实验进行观察，说明铁片和羽毛在没有空气阻力时，下落快慢相同。但事实上这一实验观察的效果并不理想，许多同学仍持怀疑态度。课堂教学如果就此打住，学生就很难对此规律有一个深刻的理解。这时我们不妨穿插阅读材料《伽利略对自由落体的研究》的讲解，并重点分析、展示伽利略在《两种新科学的对话》中对自由落体运动快慢的推理分析过程。按照亚里士多德的观点，重的物体下落时比轻的物体快，如果把两个不同的物体连在一起，则快的物体会由于被慢的物体拖着而减速，慢的物体会由于被快的物体拖着而加速。取一块大石头，设它的下落速率为8，一块小石头，设它的下落速率为4，将它们拴在一起，则整个系统的下落速率应小于8。但是两块石头拴在一起要比以前那个速率为8的大石头重，则它下落的速率又应当大于8。这样，从“重的物体下落时比轻的物体快”这一大前提出发，通过严密的逻辑推理会得到重的物体下落时比轻的物体慢的悖论，这样就揭露了亚里士多德学说自身的矛盾，最后通过分析，就可得出正确的结论。

三、突出物理解题中的逻辑推理过程。物理解题教学是物理教学的重要内容之一，物理解题的实质就是依据问题提供的条件（题给判断），运用物理概念和物理规律（已有判断）进行一系列严格的逻辑推理，从而获得结论。对于一些较为复杂的综合题，物理过程本身比较复杂，而这些复杂的过程往往是按照一定的逻辑程序串连在一起的，因此解题过程必须按照题材本身的逻辑程序一步一步进行严密的推理才能得到正确结果。

例题：利用活塞式抽气机能否将原来装有气体的容器内抽成真空？试通过推导加以说明。

[分析和解] 设有一容器的容积为V 0，内有压强为P 0的气体，现利用抽气容积为ΔV 的活塞式抽气机进行抽气。

（演绎） 设第一次抽气后容气内气体压强变为P 1，根据玻意耳定律可得 P 0V 0=P 1(V 0+ΔV)

0001)(P V

V V P ∆+= 同理可得第二、三、四……次抽气后，容器内气体的压强分别为P 2、 P 3 P 4……

02002)(P V

V V P ∆+= 03003)(P V

V V P ∆+= 04004)(P V

V V P ∆+= （归纳） 由上述所推得P 1 P 2 P 3 P 4……的表达式，归纳可推知第n 次抽气后容器内气体的压强为P n

000)(P V

V V P n n ∆+= （再演绎） 要将容器内抽成真空，则容器内的压强必为零。由上述所推得P n 的表达式可知，欲使P n = 0应使n →∞。即要抽气无穷多次才能将容器内抽成真空。

这其实已表明，我们无法将容器内抽成真空，因为抽气的次数永远是有限的。 解题过程本身就是一个严密的逻辑推理过程，教师在进行习题教学中不应将学生的注意力引向题目的最终结果，而应重点突出解题的过程，充分展示解题中严密的逻辑推理过程，以养成学生严谨的逻辑思维习惯，训练学生严密的逻辑推理的方法，培养学生严密的逻辑推理能力。