高中生科学思维的主要表现及物理教学设计

2023-08-16 理论教育版权反馈

【摘要】：初中物理教学基本上是建立在形象思维基础上的，它以生动的自然现象和直观的实验为依据，使学生通过形象思维获得知识。进入高中后，物理教学便从形象思维领域向抽象思维领域过渡。从人的认识过程来看，从形象思维到抽象思维是认识能力的一大飞跃，而抽象思维能力的高低，直接影响着学生对所学物理知识的掌握程度和应用所学知识解决实际问题的能力。

中学物理课的内容具有一定的深度和广度，它主要由实验、逻辑思维和数学表述三个要素构成。所以在高中物理知识的探讨和研究方面，注重的是对学生进行科学方法的指导和思维能力的培养。在教学中，学生常反映“课本熟悉，公式、概念清楚，教师讲课能听懂，但遇到实际问题却束手无策，感觉物理难学”。并不是物理难学，究其原因，是学生没有掌握学习物理的方法，没有认识到物理学科的特点决定了其思维过程必须是抽象和形象、动态和静态、发散和收敛、纵向和横向等相互对立、相互依存、互为补充的思维方法并存。学生的经验性思维会形成不同的思维习惯、方法和定式，使思维的结果与客观实际存在差异，从而导致学生在解决实际问题时感到物理难学。目前学生的思维差异主要体现在以下几个方面：

（一）善于形象思维，抽象思维能力差

学生在学习过程中，对一些直观的、具体的、感性的或熟悉的物理问题，容易接受和理解，而对那些不具体的、隐含的物理问题往往做不到摒弃次要因素，抓住其本质，将其转化为可感知的物理模型或过程进行分析和讨论，用逻辑推理和理论分析的方法对研究过程进行简化和抽象，揭示物理学规律。初中物理教学基本上是建立在形象思维基础上的，它以生动的自然现象和直观的实验为依据，使学生通过形象思维获得知识。初中物理中的大多数问题“看得见、摸得着”。进入高中后，物理教学便从形象思维领域向抽象思维领域过渡。从目前的教材来看，这个台阶是较高的。如高一物理教材中的静摩擦力的方向、瞬时速度、物体受力情况分析、运动的合成与分解等都要求学生有较强的抽象思维能力。从人的认识过程来看，从形象思维到抽象思维是认识能力的一大飞跃，而抽象思维能力的高低，直接影响着学生对所学物理知识的掌握程度和应用所学知识解决实际问题的能力。

（二）习惯单一思维，发散思维能力差

学生在分析和解决问题时，往往只顺着事物的发展过程思考问题，注重由因到果的思维习惯，不注意变换思维方向，不善于探寻解决问题的多种途径和方法。比如，在物理中常用的正负号，它可用来表示矢量的方向，不表示矢量的大小；也可用来表示标量的正负，如温度的高低、功的正负能量的正负、电势的高低；也可用来表示物体的性质，如透镜的性质、电荷的性质等。而学生有时片面理解为只能表示方向，忽略了其还可以表示性质和大小。又如学生学完高中力学知识后，解决动力学问题的方法主要有三种：一是运用牛顿运动定律和运动学公式，分析简单的匀变速运动的问题；二是动量观点，运用动量定理和动量守恒定律；三是功能观点，运用动能定理和能量守恒定律。事实上，许多典型问题用后两种观点更容易解决，而学生只习惯用运动学公式和牛顿运动定律来分析，这就说明这种方法对学生理解和运用动量和功能原理知识产生了阻碍作用。比如，在分析带电粒子在电场中的运动时，首先要分析粒子的受力情况，是否要考虑重力应根据状态判断，但学生往往直接将重力列入分析，使问题不能得到解决。学生要克服这种思维定式，应注意运用典型事例来加强练习，增强训练的新颖性和题目的灵活性，以提高具体问题具体分析的能力，克服按既有思维套路来解题的不良习惯。例如：学生习惯于解决细线悬挂小球的摆动问题，而对小孩荡秋千问题却一筹莫展；学生习惯于解决小球过顶的圆周运动问题，而对汽车过拱桥的问题却束手无策。这充分说明学生对知识的迁移能力和发散能力不足。

（三）知识的迁移不灵活，推理能力差

推理是从已知的判断推出新判断的思维过程。学生在解决这类问题时，往往不注意挖掘所研究问题中的隐含条件，不清楚问题中哪些条件是已知的，哪些条件是不确定的，对一些似是而非的问题，不知道用所学的物理概念、规律为依据进行分析推理，对一些问题中的结论缺乏多角度的分析和判断。例如，要判断物体在运动过程中所受的合外力是否为零，就要分析物体动能变不变、动量变不变、加速度变不变、速度方向变不变等。学生在解决该类问题时，搞不清题中的一些不确定因素，如合外力虽不为零，但不一定是恒力（大小、方向有可能在改变），运动方向和合外力的关系不确定。学生如果不能准确抓住这些条件，不能找出与问题有关的功能关系、动量定理、牛顿定律、力的概念进行综合分析和推理，就不可能推断出正确结论。推理分析是物理学中一种重要的思维方式。依据概念、规律进行层次分明的推理，也是学好物理的重要方法。

高中生科学思维的主要表现及物理教学设计

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