中学生物理思维能力培养的结构分析

【摘 要】如何培养学生的物理能力呢？笔者认为关键是学生物理思维能力的培养，中学物理教学大纲就中学物理教学培养能力的问题提出了三个方面的要求，即实验技能、思维能力和运用数学知识解决问题的能力，而思维能力则是物理教学中能力培养的核心。结合中学物理教学，谈谈物理思维能力培养。

【关键词】中学生；物理；能力；培养结构；分析

中学生学妤物理的关键在于学习物理的能力培养，能力提高了，才真正提高了学生的物理水平，才真正做到了不读死书。那么，如何去培养学生的物理能力呢？笔者认为关键是学生物理思维能力的培养，所以笔者就培养学生物理思维能力的结构进行分析，希望能够帮助建立新的有效的物理教学程序。

中学物理教学大纲就中学物理教学培养能力的问题提出了三个方面的要求，即实验技能、思维能力和运用数学知识解决问题的能力，而思维能力则是物理教学中能力培养的核心。如何培养学生思维能力呢？结合物理教学，思维能力培养的结构应该有如下方面。

一、抓好实验，实验是学生学好物理、培养学生物理能力的起点

例如，牛顿笫一定律的描述：“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止”。定律所叙述的这种情况—不受任何外力，只是一种理想理想情况而实际上这种理想情况处不存在的，因为绝对不受外力的物体是不存在的，而这一定律又是人们部结分析后认识了并应用着的一个普通规律，那么，这一理论怎样让学生认可和接受呢？只有认可，得到承认，记忆才来得快，才扎实，才深刻，才能成为学生自己的知识。那就只能用近似的具体的实验去认识，并经过认真分析、推理去证实——“间接验证法”。通过观察：有一定初速度的小球（或小车）在水平面上受阻力越小时滚动得越远，小车发生的位移越大，有这样的实验基础，再去推理，如果摩擦阻力小到可以忽略，甚至可想到没有了摩擦阻力时，小球的运动将如何呢？分析结果必然是：“小球将永远运动下去而不会停止”，这样，牛顿的第一定律便得到了“间接的验证”。象这样的实验，必须让学生亲自去做，并认真分析和推理，展开想象力，以达到真正认识的目的。对牛顿第一定律的证明，“远离天体的物体的运动，正是近似的不受外力情况，它们的运动也正是近似的匀速运动”，也可对学生说明，作为旁证。由此可见，实验在物理教学中起着十分重要的作用，是绝对不能忽视的。

1、小实验的教学功能

1）通过小实验进行教学，有利于消除学生对学习物理进行实验探索的神秘感，大大激发学生学习物理的兴趣，调动学生学习的积极性、主动性，使学生亲切的感到物理学就在自己身边，从而有利于培养学生学习物理的志趣。

2）通过小实验进行教学，要求学生自己完成小实验，绝不是一种简单的机械模仿，他们需要弄懂原理，寻找合理器材，进行少许加工、组装、是一种难得的手脑并用的锻炼活动。这有于培养学生的观察和实验能力，科学思维能力，分析解决问题能力，同时还可培养学生应用物理知识的意识，使学生具有开拓意识，创新意识和批判精神。

3）通过小实验的完成，有助于物理概念、规律的正确形成，进一步加深对概念、规律的理解、巩固和升华。因为初中物理所教内容，是生产、生活中最常见的基础的物理知识，其中对概念、规律基本是从物理事实中直接概括出来的。

4）通过小实验的教学，有利于培养学生的良好品德素质，促进科学世界观的形成。还由于实验过程不一定是一帆风顺的，它能够以较强的吸引力磨练学生的意志。实验中存在着辩证唯物主义教育的丰富素材，对于提高人的素质具有很大意义。

5）通过小实验教学，能大面积提高初三物理实验考察的合格率，也为今后高二物理实验考察奠定基础。学生通过小实验的制作，实验技能技巧训练，独立进行实际的操作能力都相应能够得到较大的提高。

2、多渠道实施小实验教学

1）延伸到习题练习中去，作为作业要求学生完成。这正符合现行教材的精神——书后练习中增加了一定量的动手实验题和实践观察题。

2）通过多种课外科技活动进行小实验教学，丰富学生课外活动内容。培养学生志趣，拓宽学生视野，形成技能，发展个性。

3）将一些简单、明了、启发性好的小实验改为课堂演示实验来完成。如“分子的运动”、筷子提米”等。将一些突出实验原理、实验技能的小实验改为分组学生实验来完成。如“自制潜水艇模型”、“自制电铃”，这有利于改变“满堂灌”的现象，使教学手段直观有效，教学气氛生动和谐。

3、组织多种形式评比、展览、奖励，进一步调动学生制作小实验的主动性，让初中物理教学充满生机活力，让学生积极主动发展。

笔者认为，重视运动小实验的教学，对全面实施素质教育，完成《课程标准》规定的教学任务有着十分重要的意义。

二、基本概念、定义、定律的理解和掌握是思维能力培养的根本

一般来说，最初步的概念、原理、定理，往注也是最难让学生很快接受的，这是从感性认识上升到理性认识的过程，是思维方式上的转变和提高，是比较艰难的一步。

因为物理是开放而有活力的一门基础课程。它是一门应用学科，基础部分具有实践性和理论性两个特点，既研究其基本规律问题，也研究教学过程中的具体操作问题，“只有课程回归生活，学生对学习才有兴趣、才容易掌握所学知识。”（1）

所以、首先要注意研究学生的学习基础，实际水平， 心理待征以及认知规律，从实际出发、设法提髙他们的自信心和学习物理的兴趣，调动学生的积极性和主动性，使他们能够积极、主动地自觉地去获得知识。弄清基本概念和理论，提高学生的物理能力才有了一个良好的开端。

三、借助生活经验诱发思维，是思维能力培养的必须。

例如教学“浮力”一章，学生熟知的生活感受是诱发学生形象思维的极好材料。

首先提出问题：①用水桶在塘中提水时，在桶未脱离水面前会有什么感觉？②这种感觉意味着存在一个什么力作用在水桶上？诱导学生凭借生活经验分析、思考得出；存在一个向上的托力（即浮力）作用在水桶上，由此引出浮力概念。进一步要求学生举出其它一些感知浮力存在的实例，诱发学生进行思维。然后，借助演示实验激励思维，证实浮力存在并测出其大小。

实验是物理学的基础。形象、直观的实验可以引起学生兴趣，激励思维。

1、演示实验：木块置于水中不沉，铁块置于水中下沉。

提出问题：上浮的木块受到浮力作用，下沉的铁块是否会受到水的浮力呢？能否用实验证实并测出铁块所受浮力的大小呢？

2、教师诱导学生利用已有知识设计用弹簧称测浮力的方法和步骤，并请一学生上台演示寻求上述问题的答案，即得出F浮=G-G1（G为物体在空气中重，G1为物体在液体中重）。

由于学生直接参与了实验的设计和演示，对他们分析、解决问题的能力以及创造性思维能力的培养都有好处。

3、发挥想象，猜想浮力产生的原因及相关因素，培养创造性思维能力。

想象力是思维的翅膀，教学中，设计适当的课题让学生猜想，可以激励学生进行创造性思维。做法如下：

提问：浮力究竟是怎样产生的呢？它的大小跟什么因素有关？同样受浮力作用，为什么木块会上浮，而铁块会下沉？

1）要求学生根据已有知识对上述问题提出各种设想。

2）教学中我们发现学生有各种各样的想法，教师可以用事实或实验将错误的设想——予以否定并逐步诱导学生得出正确的猜想。

通过这样猜想及概括、推理，学生运用有己知识的能力和创造性思维能力均得到了培养。

4、从理论上推导浮力公式，使感性思维上升为理性思维。

借助生活经验和实验演示进行的是感性思维，感性只有上升为理性才能透过现象看本质，找出一般物理规律。

教师诱导学生根据浮力产生的原因（压强差）对形状规则的立方体从理论上推导出浮力计算公式：F浮=ρ 液 gV 排。

上式表明，浮力的大小与液体的密度和物体浸在液体中的体积有关（猜想从理论上得到证实）。

5，实验探求阿基米德定律，培养分析、类比、抽象、概括等思维能力。

利用计算压力差计算出现规则形状的物体受到的浮力的大小与什么因素有关？”这一问题，教师因教利导说明这就是阿基米德定律所要阐述的内容。教学过程如下：

演示实验：

①用弹簧秤称出空气中铁块重G铁，然后将特块浸没在装满水的溢水杯中，读出弹簧秤示数G1，计算出铁块受到的浮力F浮=G铁—G1。②称出溢水杯中溢出的水重G排。③比较得出F浮=G排。

最后根据上述实验的结果得出阿基米德定律：F浮=ρ 液 gV 排。

学生需要通过观察实验过程，思考原理，分析、比较实验结果，并经过抽象、归纳、概括等一系列思维活动才能得出这一定律，不仅使学生由被动地接受知识变为主动的学习知识，而且学生的各种思维能力都得到了极好的培养。

最后，归纳求浮力的几种方法，培养收敛性思维能力。

此步要求学生进行，教师板书小结：

1、重力差法：F浮=G下—G上（G为物体在空气中重，G1为物体在液体中重）。

2、压力差法：F浮=F下—F上。3、阿基米德定律法：F浮=G排=ρ 液 gV 排。

二力平衡法：漂浮或悬浮时：F浮=G物。

通过概括性总结能够有意识地训练学生澄清思路，对所学的知识去粗取精、去伪存真，把多路思维聚向中心点，归纳出上述求浮力的四种方法，对培养学生收敛性思维能力有一定作用。所以，“解决问题是一种高级形式的学习”（2）

四、做适合学生水平的习题是提高学生物理能力的牵引力

在习题的布置上，难易程度一定要适合学生的水平，这一点也较难做到，过难或过易的习题，都对学生的认识心理有的下良影响。过易会使学生没有了钻研的机会，没有新鲜感，也失去了钻的兴趣，反之对学生物理能力的培养有害，而过难的题对学生的思维水平，理解能力来讲又无法达到，百思不得其解，也会使学生失去自信心，认为自己能力太差，总会以为“题目”是前面不可逾跃的鸿沟，难以攻下的堡垒，这样，对学生显然是一个打击。

因此，作业题要难易适中，要考虑到优生和差生的整体水平，基础知识和高深东西在习题的布置上要安排得当。逐步加深，循序渐进。

习题的类型，知识面一定要宽，各种题型必须全面接触，只有这样学生的各种能力才得到锻炼和提高，才能应付高考题中“新题“的出现。

关于“新题”，的确，高考题目都是经过精心安排的，在一定程度上对考生有一种“新”的感触，这也正是考查学生素质以及各种能力的有效方法，使一些能力较差的同学会产生面对问题无从下手的感觉，这正是学生分析、理解和综合运用能力较差的缘故。

要解决“面对问题无从下手”这一问题，首先要找到这种“新题现象”的根源，然后才能对症下药，其实，这种情况体现出来的解题能力不够，不过是习题练得太少，没有把学过的各部分知识有机地联系在一起，没有把知识和解题方法融为一体，这就需要注意知识的综合，对母体解题思路不断总结，把知识和方法结合在一起，经过这样的训练后，在处理物理问题上会有意想不到的发现，正所谓“水到渠成”学习的趣味会更加增强，面对“新题”无从下手的感觉没有了，头脑会自觉地去寻找有关知识的联系、特征，很快找到题目测试的关键部位，这样很容易产生一种“钻”的感动，也会更增添学习的兴趣。

五、启发、引导、点拨是教学过程中提高学生物理能力的催化剂

学生的能力，主要体现在认识问题的敏锐和正确，以及解题思维的完整和全面，学生的解题方法和思维方式的形成，在很大程度上是对教师的效仿，因此，在授课时，教师要注意尽力去体现思维的完整和思路的敏捷。解题的正确性自然就提高了，那些没有理论依据或条件不足的情况会在头脑中自觉地排除掉，有了正确的路了，便象是有了海上的航标灯，思路会更开阔，思维更敏捷，面对“新题”无从下手的感觉没有了，各种能力的培养和提高便有了飞跃的进步。

以上可以是中学生思维能力培养的结构分析。

参考文献：

[1] 张楚廷 .课程要“回归生活吗”___论课程与生活的关系[J] 课程.教材.教法2010.5.：5—7.

[2] 刘旭东 .问题意识与教师教学智慧的生成[J] 课程.教材.教法2010.5.：104-105.