如何在高中物理教学中培养学生的思维能力

摘 要： 本文明确了思维能力在物理教学中的重要性，并结合实例对学生的形象思维和抽象思维能力的培养作了具体的阐述。最后总结出思维能力的培养并不是孤立的而是相辅相成的，把形象思维与抽象思维结合起来，教学效果就会很好。

关键词: 高中物理教学 形象思维 抽象思维 培养 比较能力 概括能力 分析综合能力 归纳和演绎的能力 相辅相成 实验 提高 教学质量

思维一般概括为形象思维和抽象思维两类。思维能力在物理教学研究中起着十分重要的作用，著名的物理学家伽利略总结出惯性定律，就是物理事实和思维能力相结合的典范。伟大的物理学家麦克斯韦，他把法拉第的“变化的磁场可以产生电场”的理论倒过来，提出“变化的电场也可以产生磁场”的假说，总结出完整的电磁学理论，揭示了电磁场的统一性，预见了电磁波的存在和传播，这又是科学思维的一次巨大飞跃。一个科学家之所以有所发明和创造，这和他的思维的重大突破分不开，没有科学思维的重大突破，就没有科学的现在和未来。可见物理学是人类形象思维与抽象思维完美结合的智慧结晶。所以对学生思维能力的培养，对培养高质量的人才具有十分重大的意义。如何在中学物理教学中培养学生的思维能力呢？现结合教学实际谈以下几点看法。

一、 形象思维能力的培养

所谓形象思维能力就是在观察实验中获得的一定感性知识的基础上，使学生建立清晰的物理图像，形成概念。在物理教学中培养学生的思维能力具有重要的作用。一切事物都具有许多特征，都是综合性的刺激物。综合刺激物的各种现象有强有弱，强的掩盖弱的，如重的物体的下落速度与轻的物体的下落速度的观察等。如果不注意反映事物本质现象的内在因素，就会形成错误的概念。所以在物理教学中，教师一定要引导学生注意观察，使学生形成一个比较完整、比较清晰的物理图像。现在结合教学实际提出培养学生形象思维能力的一些策略:

1.曾强物理教学中的直观性。

由于形象思维以知觉、表现为思维的重要材料，借助于鲜明、生动的语言作为物质外壳，并在认识中带有强烈的情绪色彩，因此就要在教学中，根据物理学的特点，从所研究的物理概念、定律的需要出发，运用演示实验、板书、板画、模型、幻灯、电影等直观教学手段和方法，并辅之以生动的语言与手势，使学生获得生动具体的感性认识，使学生从直观上了解与认识客体的全部形态，将对物理现象的观察与教师的讲解等客体作用于认识主体的动作上升为知觉与表象，并产生形象结构。

2.让学生多做实验

物理学是一门以实验为基础的科学。在物理教学中培养学生的形象思维能力，让学生观察物理现象是必须的和有益的，但更重要的是让学生自己亲自动手，在实验中去观察物理现象，去体会物理规律的奥妙。

3.让学生学会创造

培养学生的形象思维能力，还要为他们创设解决实际问题的情景，即将他们置身于研究，创造和发明的情境之中，让他们学会先从整体上把握问题的物理实质。而后再去具体研究方法。在这里，模型的方法是一个重要方法。因为科学认识对象往往是一些认识主体难以直接把握的复杂系统，如果不首先通过模型使现象简化，理想化，我们就无法理解现象，也就无法着手解决问题。而物理模型作为科学认识活动的中介物，它的建构不仅需要抽象思维，更依赖于形象思维。因此，要让学生从课内走向第二课堂，研究一些与生产生活有关的实际问题。

这些事实说明，形象思维并不亚于抽象思维，甚至可以说更重要。因此在中学物理教学中，应该重视对学生进行形象思维能力的培养。

二、 抽象思维能力的培养

所谓抽象思维，一般情况下指比较、概括分析、综合、归纳、演绎等思维方式。所以在教学中对学生抽象思维能力的培养应从比较、概括、分析、综合、归纳、演绎等方面着手。

1. 培养学生的比较能力

引导学生进行比较，确定不同事物之间的差异或共同性，找出事物中的同中之异，异中之同。有些事物表面上差异很大，但本质上是有共性的，如小虫的爬行、飞机的飞行、奔驰的车辆，表面上差异很大，但本质是一个物体相对于另一个物体的位置的改变。另一些事物表面上很相似，但本质上是不同的，例如：物理学中常用比值的方法定义物理量：电容是从某个侧面揭示和确定某一种物质的属性。在定义的思维方式上它们是相同的，但在物理概念的本质上却根本不同。有相当一部分学生在比较思维中不善于通过比较来认识事物的本质，有的完全不理解两种事物的可比性，?如：在识别发电机与电动机原理图时，不能识别它们的差异，发电机原理图没有电源，电动机原理图有电源；又如在教学电流时用水流作比较，有相当多的学生找不到它们的可比性。在实际应用中不能区分相邻、相近的物理概念、物理量。如功率和机械效率等。因此，在教学中要特意安排这方面的练习，使学生在比较中获取新知，达到提高这方面能力的目的。

2.培养学生的概括能力

所谓概括就是在纷繁的事物现象中总结出它们的本质特征和规律性。如研究电场的性质时，通过实验观察到大量的静电现象，如电荷的分离和中和、电荷间的相互作用、电荷在移动时做功和能量变化等等。人们通过抽象概括提出电场强度和电势两个物理量，抓住了静电场的本质属性体现了电场的基本规律。学生的概括能力可以从以下环节来培养：

在实验中培养学生的概括能力

下面以产生电磁感应现象的条件试验为例进行说明。

A.提出问题：电流能够产生磁场，磁场能否产生电流呢？在闭合回路中有没有电流，我们怎样才能知道呢？

B.介绍实验装置：副线圈与灵敏电流计组成闭合回路，原线圈（带有铁芯）与滑动变阻器、电键、电源组成一闭合电路，还有蹄形磁铁与条形磁铁。

C.演示实验：①用闭合回路的一部分导体，在蹄形磁铁的两磁极间运动，观察与回路相连的灵敏电流计的指针是否偏转，并提出问题：指针偏转了意味着什么？②用条形磁铁插入与拔出副线圈，观察灵敏电流计的指针是否偏转，若偏转了又意谓着什么？③闭合电键，用原线圈插入与拔出副线圈，再观察灵敏电流计的指针是否偏转，并提出和前面一样的问题。④把原线圈放入副线圈中不动，观察闭合与打开电键的瞬间灵敏电流计指针的偏转情况。⑤电路闭合原线圈不动，改变滑动变阻器触头的位置，再观察灵敏电流计的指针的偏转情况。

D.在观察演示实验的基础上，记录观察结果并分析之。就可抽象概括出发生电磁感应现象的条件：不论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生。

在解物理习题的过程中培养学生的抽象概括能力

物理学科的特点是概念及规律性比较强，概念及规律往往需要通过解答习题的方式来巩固和熟练，在解答习题的过程中，需要对研究对象及物理过程进行抽象与概括。

比如下面一道简单的运动学问题：汽车在紧急刹车时，加速度的大小是6m/s2，如果必须在2s内停下来，汽车允许行驶的最大速度是多少？读完题以后，首先要把研究对象汽车抽象为质点，然后需要对运动过程进行抽象与概括，最后得出：这是一道关于质点做匀减速直线运动，已知加速度、末速度及时间，求初速度的问题。在此基础上即可进行分析求解。

总之，课堂教学过程中，教师在每堂课都要进行各种概括，应该有意识地先让学生概括，才能真正提高学生的抽象概括能力。

3.培养学生的分析综合能力

所谓分析综合就是从整体到部分，从部分到整体的逻辑思维，在学习和研究物理问题中常用的思维方式。例如，在力学中研究物体的运动状态和所受的外力关系时，往往采用“隔离法”。综合就是把研究对象的各个部分、各个方面和各种因素联系起来的一种思维方法。在教学中用综合法把各种主要由分析得到的结论联系起来进行研究，指出它们之间的联系，形成一个概念和逻辑的系统。在认识过程中分析和综合是交替进行的。例如：在学习直流电规律的过程中，先学习电流、电压、电阻以及串并联电路的特征等，在此基础上再学习部分电路的欧姆定律，这是在分析基础上的第一次综合，这是学生对直流电规律的认识仍局限于部分电路。接着学习电动势的概念，分析电流通过内外电路电压降落的情况及能量变化情况，得到全电路的欧姆定律，这是第二次综合。在学习闭合电路欧姆定律之后，我们对电路部分和整体及其各种因素的相互制约关系才获得较完整的认识。

自然界中的物理现象是错综复杂而又互相联系的。在讲解某一物理知识时，往往涉及若干物理过程进行分析，然后综合起来考虑。例如，在讲牛顿第二定律时，先研究加速度和力的关系：a∝F，再研究加速度和质量的关系：a∝ ，最后

综合分析，得到加速度跟力和质量的关系：a∝ ，即建立

了牛顿第二定律。这样“分”与“综”密切结合，既培养了学生深入细致地了解事物内部矛盾的能力，又形成整体性的认识，所以“综”与“分”都是必不可少的。

在物理形成概念、掌握规律以及应用物理基础知识解决实际问题的过程中，往往离不开分析和综合。我们一定要有意识地培养学生分析和综合的能力。

4.培养学生归纳和演绎的能力

归纳法就是从个别事物中归纳出一般规律的思维方法，在物理教学中我们常常先引导学生观察个别事物，然后把它们概括起来得出一般规律。例如通过实验证明，共点力的合成遵循平行四边形定则，进而推出平行四边形定则是矢量合成的普遍法则，对任何矢量的合成都适用。象位移、速度、加速度、电场强度等都是矢量，在合成时完全遵循平行四边形定则。再如：牛顿运动的三个定律、法拉第电磁感应定律等，都和归纳法的运用分不开。

演绎法和归纳法相反，是一种从一般到个别的思维方法。它们是互相联系的，没有归纳，演绎就缺乏根据。没有演绎，归纳的结果就不能扩大和加深。在教学中正确运用归纳和演绎对培养学生思维是很重要的。教学中只有把归纳、演绎和实践相互联系起来，才能取得可靠的知识。例如：酒精、水、水银等大多数液体是热胀冷缩的，但不能断定任何情况下都如此。4℃到0℃之间的水就恰好是冷张热缩。这就是说，由归纳得出的结论是否正确，还要经过实验的检验。再如，力是物体和物体之间的相互作用，物体没有受到外力作用时，保持静止或匀速直线运动状态。如果物体速度的大小或方向发生变化，那一定是受到外力作用的结果，而速度大小或方向发生变化，就是说物体产生了加速度。由此得到一个新的结论，力是使物体产生加速度的原因。这就采用了演绎推理的方法。在物理教学中，教师应尽量做启发式的推导，让学生用已知推出未知，用一个原有的概念推出一个新的概念。

以上思维能力的培养并不是孤立的，而是相辅相成的，把形象思维与抽象思维结合起来，教学效果就会很好。形象思维能力的发展对抽象思维能力的发展有推动作用，反过来，抽象思维能力的提高，又可促使形象思维能力向更高的阶段发展。在学习知识的过程中，往往要同时应用形象思维和抽象思维。例如理想实验作为科学抽象，充分体现了抽象思维和形象思维的有机结合，是两者相互作用的结果。在理想实验这一科学抽象的过程中，不仅要运用概念、判断、推理、假说等逻辑形式，提出理想实验的过程；而且要运用联想、画面等形象的思维形式，去设想、构思客观对象的假想过程，通过形象思维揭示自然的本质形象。可见，理想实验是抽象思维和形象思维高度结合的产生物，理想实验的教学，既培养了学生的形象思维，又培养了学生的抽象思维。此外，在知识的应用过程中，抽象思维和形象思维需要同时应用的例子比比皆是，这里就不再赘述。

总之，在教学中将两种思维相巧妙地结合，使教学过程变得生动有趣，教学内容变得易学好记，有效地提高了教学质量。学生们也渐渐养成了善于观察、尊重事实、独立思考的习惯，形成了一丝不苟、不怕困难的科学精神。

参考文献：

［1］温寒江，连瑞庆《构建中小学创新教育体系》［M］.北京：北京科学技术出版社.2002.

［2］朱龙翔《物理教学思维方式》［M］.北京：首都师范大学出版社．2000.

［3］钱学森《关于思维科学》上海人民出版社．1986