培养中学生物理思维的深刻性_灵活性和批判性

第24卷第5期零陵学院学报 Vol. 24 No.5 2003年9月 Journal of Lingling University Sep. 2003

培养中学生物理思维的深刻性、灵活性和批判性　

甘昭平 薛 昱　

（江华一中，湖南江华　４２５５００；零陵学院物理系，湖南永州　４２５００６）　摘 要：物理教育就是教学生物理思维。“发展学生的思维”是中学物理教学的第一要务。培养物理思维能力的有效途径是训练物理思维品质。本文主要结合初中物理教与学的实践，就培养学生物理思维的深刻性、灵活性和批判性方面谈了些体验。＊　

关键词：物理思维；培养；深刻性；灵活性；批判性　

中图分类号：Ｇ６３３．７ 文献标识码：Ｄ 文章编号：１６７１－９６９７（２００３）０５－０１８２－０４　

英国教育学家爱德华德波诺认为：“教育就是教人思维。”〔1〕所以物理教育就是教学生物理思维,即物理教育工作者以自己思维的火花去引燃学生物理思维之火，激发他们去思考、去研究、去寻求解决物理问题的最佳方案。物理思维是一门科学，教物理思维是一门艺术。物理教师是塑造物理思维的工程师和艺术家。

赞科夫说得好：“教会学生思考，这对学生来说，是一生中最有价值的本钱。”俄罗斯、美国等国都把“发展学生的思维”列为基础物理教学的第一要务。〔2〕美国中小学还开设专门课程《思维技能课》。思维能力是学生一把终生受用的金钥匙，物理思维的培养也就成了中学物理教学改革的核心问题。在物理教学中培养学生思维能力的有效途径是有意识地训练物理思维品质。

教育心理学家的研究表明，思维是人类的本能，是与生俱有的。而物理思维是具有物理意识的人脑对客观物理事物间接的、概括的和能动的反映。物理思维可分为抽象（逻辑）思维、形象思维和直觉（灵感）思维。其思维材料分别是物理概念、物理表象和物理知识组块。物理思维品质是物理思维能力强弱的反映，主要指标有物理思维的深刻性、灵活性、批判性、独创性和敏捷性。

心理学家认为，人的一生思维发展的速度是不平衡的，是先快后慢。所以，我们要特别重视青少年阶段的思维训练。通常，初中生处在从具体形象思维为主向抽象思维为主过渡的阶段；高中生则已开始进入抽象逻辑思维为主的阶段。〔3〕中学生物理思维品质的培养依赖于中学物理教育，需要责任意识和思维素质强的中学物理教师。初中生正处于物理思维的起跑线上，本文主要结合初中物理教与学的实践，仅就培养物理思维品质方面谈些体验。

一、　细心观察，勤疑多思，周密分析，揭露本质，深入理解物理概念和规律，强化知识的内在联系，培养中学生物理思维的深刻性。

思维的深刻性也叫抽象逻辑性，反映思维的抽象程度和逻辑水平，以及思维活动的广度，深度和难度。〔4〕物理教学中要使学生形成概念、掌握规律，一般过程可分为感知、理解、运用三个阶段。其中“理解”属物理抽象思维阶段，是形成概念、掌握规律的关键和根本。

物理概念是反映物理现象和过程本质属性的一种抽象，是人脑对物理感性材料进行科学抽象的产物。这里讲的“科学抽象”就是用分析与综合、抽象与概括、归纳与演绎、比较与分类，科学推理等抽象思维方法对物理感性材料进行“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的整理加工，摒弃非本质的东西，把握其本质属性（即物理概念的内涵）。这个过程的完成必须经过大脑的“多思”，才能实现认识上质的“飞跃”。

例如，要使中学生形成“惯性”的概念，其关键在于要认识“一切物体都具有保持匀速运动状态”这一本质属性。不少物理教师对惯性和惯性定律，不是用“教师讲，学生听”，而是诱导学生主动举实例，做实验，开展讨论和辩论，

l 收稿日期：２００３－０５－２６　

l 作者简介：甘昭平（１９６５－），湖南江华人，教师。／薛　昱（１９４０－），湖南蓝山人，副教授，研究物理教育、教学论。

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183 分析推理、综合归纳得出结论。教学过程体现以教师为指导、学生为主体的师生双边活动，使学生抛弃“力使物体运动”的错误观点，强化易被掩盖的、反映事物本质的“物体不受力也能运动”的弱刺激，引导学生动脑悟懂“惯性和惯性定律”，在此基础上，学生就会运用所学知识逻辑解答有关问题。如，一艘轮船匀速直线航行时，坐在船舱中的乘客竖直上抛一小球，问此球下落后会落在船中初始抛出位置吗？对该问题回答当然是肯定的，争论也是正常的。有问题争论才能使理解深入。正确解释此物理现象的关键是要抓住“上抛后的球具有保持与船相同的匀速运动状态的惯性”。正因如此，在匀速直线行驶的船上乘客向船尾跳并不向船头跳得远。

当然，物理概念的形成和规律的掌握是有层次性的。初中层次要求从感性认识到理性认识达到初步理解；高中层次要求再 经过具体与抽象反复统一才可达到加深理解。

物理抽象思维是物理思维的核心，思维的深刻性是思维品质的基础，对中学物理的教和学影响最大。物理教师要适时点拨学生思维，促使其茅塞顿开，唱响培养思维能力的主旋律；要“授人以渔”帮助和指导学生强化知识的内在联系，多角度全方位地分析问题，扩张中学生物理思维的广度和深度，拓宽思维空间，使他们“山不转水转”能较顺利地走出思维困境。

例如，一个物体重15牛顿，放在水平地面上，一个人用12牛顿的力提它。求此物受的合力。部分学生看了此题

后便不假思索地回答“F 合=3牛，方向向下”

。殊不知正确答案是“F 合=0牛”。错误的原因是学生物理意识不强，思维深刻性差，不明确物体受三力处于静平衡状态，分析时漏掉了题中隐含的支承力（弹力）。教师应精心启迪学生全盘考虑，逐一分析，画出力图，尤其是对地面支承力的动态剖析是该题的关键点。要设想提力由0逐增到15牛时，支承力则由15牛渐减为0牛，重力始终不变，物体恒处于静止状态。

二、　克服思维惰性，学会“随机应变”，合理地转化或变更问题，形成“多角度思考问题”的动态思维习惯，培养中学生物理思维的灵活性

物理思维的灵活性是指物理思维活动的灵活程度，思维的结果具有多样性、灵活性、和合理性。

思维定势是人们在思维活动中所倾向的特定的思维模式。它有正负双面影响，积极的思维定势对形成概念，理解规律有“轻车熟路”之用；消极的思维定势会使学习中出现知识和方法的负迁移，以致钻入牛角阻塞思路。学生在学物理之前，已接触了大量的物理现象，头脑中“先入为主”形成了不少肤浅的甚至是错误的观念，妨碍了正确概念的建立。在开始学物理之后，不少学生对一些概念和规律认识片面，常凭主观臆想对待问题，不懂物理思维规律，思绪滞呆，学物理感到很困难，有的甚至丧失学习信心。物理教师应加强实验观察和推理论证方面的教学训练，教给学生一些灵活的思维方法，导向他们沿正确轨道思维，使大家能领略到“柳暗花明又一村”的科学风光。

例如，在寒冷的冬天用手摸金属单杠觉得比摸木制双杠冷得多。而事实上单双杠在大气中经过长时间的热平衡，温度高低应该是相同的。只因金属与木头两者导热系数不同，造成了人对同一温度的错觉。诱引学生知道：“人们常凭感觉判断温度的高低是不可靠的，准确测量温度须用仪器度量。”

为更好地开发学生的物理思维资源，思维灵活性的训练还常体现于一题多变 、一题多问、一题多思、一题多用、一题多值（一题有两个以上答案）、一题多解和多题一解等的“变式”教学之中。

有这样　一道浮力题［５］

：装铁块的烧杯漂浮在水槽的水面上。将铁块取出投入水中后，水面的高度将如何变？本题若按思维定势推理分析，铁块投入水中排开了水，将使槽中的水面升高。其实

这是错误的答案。在研究物体漂浮，液面升降情况时经常用整体法讨论受力。视杯和铁为整体，开始漂浮于水面有Ｆ浮＝Ｇ总，从而，整体的F 浮= G 总-N

上题可多解还能多变、多思。若把上题中的铁分别改为①木块，②水，③盐水，④酒精时，结果又会怎么样呢？我们仍用整体法统一求解，可分别求出正确答案为①②槽中水面高度不变。③水面下降，④水面上升（酒精虽类似木块呈漂浮态，但不象木块一样保持一团，有部分露出水面；酒精与水，盐水亦不同，在水中不能保持一团悬浮或沉底）。　这种一题多解、一题多思的变式训练对培养物理思维的灵活性是卓有成效的。

图１　由７个电阻连成的电路　A B Ｒ１＝２００Ω Ｒ２＝１００Ω

Ｒ３＝１Ω Ｒ４＝１０００ΩＲ５＝３００Ω Ｒ６＝１０Ω Ｒ７＝１００Ω