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刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号:2-277

历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979

例谈高中物理课堂中思想方法的培养

【作者】 张运勇

【机构】 福建省宁化第一中学

【摘要】
【关键词】
【正文】  摘 要:高中物理让大部分同学感受到学习的难度。化难为易,就是要在物理课堂渗透物理思想方法的培养。本文从物理学思想方法谈起,阐述了学习物理思想方法的意义,最后重点从高中物理课堂实践的角度出发,以问题举例的方式探讨了高中物理思想方法。本文对于做好高中物理思想方法教学有一定的借鉴和指导意义。
  关键词:物理学;思想方法;学习意义;问题举例
  进入高中后,“物理难学”是学生普遍认可的观点。怎样才能学好物理呢?我以为,认识物理学思想和掌握物理学方法是学好物理的保证。现就物理学之思想和方法谈谈自己的浅薄认识,供各位同行老师商榷。
  一、关于物理学思想与方法
  何谓物理学思想?物理学思想就是研究物质的运动形式、内在规律和物质基本结构的客观存在,以及这些反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果。这种思维活动是人的一种精神活动,是从社会实践中产生的。其内涵包括了物理科学本身的发展建立、物理学家的探索精神和研究方法以及我们学习物理的思想过程。狭义地说,就是学习物理过程而形成的符合物理体系、物理规律和物理逻辑、物理方法的结果。学会用物理思想去分析、解决物理问题。
  所谓物理学方法,简单地说就是研究或学习和应用物理的方法。方法是研究问题的一种门路和程序,是方式和办法的综合。学好物理要识记、理解物理概念、规律及条件,要解决描述物理问题,就要会对物理问题进行唯象的研究,然后进一步研究它的原因、规律,再寻求解决的方法。
  二、学习物理思想方法的意义
  学习物理思想方法一方面对于学习物理知识本身意义重大。另一方面,对于学生的能力提高,对于学生综合素质的形成都有深远的意义。
  1.激发兴趣,产生快乐
  高中学生对物理的学习,不存在“因为缺少学习时间所以成绩差”的因果关系,很多学生也不存在“因为脑子慢所以成绩差”的因果关系。凡是成绩好的学生,特别是成绩极好的学生,都是对物理学习兴趣浓,在学习中产生了快乐。那么,进入学生时代,特别是进入高中阶段,如何保持对物理的兴趣呢?关键就是能否在“思想方法”层面上去学习物理。若不上升到这个层面上学习,物理知识本身会给学生以“枯燥无味”的感觉,没有了色彩,没有了生气,进而也就没有了对物理的感情。而“思想方法”和“物理哲学”犹如调味剂,它能把学生带到快乐学习的境界之中。
  2.是学习物理知识的必要工具
  特别高中物理:用力的学,也只能学的一般,用心去学,才能学的优秀。所谓用力的学,可理解为单纯的、机械的学知识,那么用心去学,则是学思想方法。思想方法是由于物理知识深刻性的引发,而升华到“方法”、“哲学”层面上的认识。在此层面上学习物理,回头看一些具体的物理知识层面的问题时,会有“居高临下”的感觉,能给物理规律以更深刻、更准确的理解,以致提高人看问题的敏锐性和正确性。
  3.提升抽象思维能力
  现在孩子的空间想象能力普遍差,可能是因为现代的教学手段太方便了。看来,先进的教学手段也是双刃剑。高中物理的学习,更主要是抽象的和理性的思维形式,它是以“演绎推理”为主线的大量程序性知识的学习。高中物理的内容,很多是比较大块的知识体系,是很严谨的抽象思维的产物。如果说初中物理是用“抽象思维形象化”来降低难度,那么高中物理则是“形象思维抽象化”的锤炼人脑的过程。这“形象思维抽象化”,是学习高中物理的工具,也是学生将来学习和工作的法宝,是学生重要的能力之一,是高中学生必修的课程。初中常常进行“举三反一”的归纳推理的学习,而高中更多更主要的是“举一反三”的演绎推理的学习。初中常常“品尝”问题的滋味而回避问题的难点,高中却要迎着困难“知其所以然”。
  三、高中教学中的思想方法问题举例
  1.微元法与极限法
  它本是高等数学中的知识领域问题,但在高中物理中只是思想方法领域的问题。在高中也根本不可能把具体知识体系教给学生,但作为思想方法,它的地位反而更高。虽然对问题的分析都是定性的,却反应了思维的质量和深度。在处理匀变速直线运动的位移、瞬时速度,曲线运动速度方向、万有引力由“质点”向“大的物体”过渡、变力做功,等等,都要大力向学生渲染这种思想方法。
  2.隔离法
  除前面提到的对物体系统进行隔离的例子,还有对问题的过程或问题性质进行隔离的思想方法问题。例如我们把电源隔离成无阻理想电源和电阻串联的两部分;把碰撞问题分隔成纯粹碰撞阶段和纯粹运动阶段──很多教师说“碰撞瞬间完成,还没来得及运动,忽略其位移”,其实这话不严密:不是没位移,而是把位移成分(哪怕很微小的位移)在运动阶段中体现了。再如,在讨论卫星运行中的变轨问题时,往往分隔成变速、变轨,再变速、稳定在另一轨道等等几个理想段,实际中这些过程并不是界限分明分阶段进行的,而是交融在一起、伴随在一起的。
  隔离法的运用,不是忽略了什么,也不是允许了什么误差,而是思维的一种方法与技巧。运用这种方法,研究的结果是精确的。
  3.忽略次要因素思想
  很多学生在讨论问题时,有两个误区:一是看问题不全面,类似的如电路中的功率等于电压与电流二者的积,电压增大为原来二倍时,有的学生就说功率就变为原来二倍;二是不知道多个因素影响中,需要忽略无穷小的和次要的因素。例如随温度的增加导体的电阻究竟增加还是减小?再如在研究光学的成像时不用考虑色散、在研究干涉问题时不考虑衍射影响、在研究声速时不考虑温度影响等。
  对此,应该让学生归纳出理性化的思绪:第一,精确度方面。例如,研究铁球的自由落体运动,不做精确测量时,不考虑空气阻力。但要进行精确研究,即便下落的是铁球,也要考虑空气阻力。第二,在关注点方面。例如还是铁球下落,看你关注的是什么。如果你关注的是空气阻力影响,就不能忽略空气阻力。再如一个物体既有平动又有转动,当关注平动时就忽略转动,当关注转动时就忽略平动。第三,为了思维推演的简化,认可一定的误差存在。例如在研究理想气体时,忽略分子体积。
  4.单位制中的思想方法
  单位制的统一,也存在思想方法问题。例如,教师可以大讲特讲以前的单位制多么的混乱、讲讲各个国家及各个地区用的单位不同有多麻烦、说说我们国家以前的教材“力”和“质量”单位都用“千克”给学生的学习带来多大的困惑,讲一下美国1999年发射的火星探测器失踪就是因为单位换算错误造成的,讲讲为了避免麻烦国际上多次开会进行单位制的统一等。让学生换位思维,如果你是世界知名科学家,你感觉是否有必要统一单位制?
  5.理想化模型
  高中物理的重要特点就是理想模型用的多。对理想模型的概念,要让学生明确三点:概念、特点、目的。如质点,概念:有质量的几何点;特点:有质量,无尺寸,现实中不存在,假想的,虚构的;目的:用它代替现实中的实际物体,使问题难度降低和容易表述。对于学生,某一理想模型定义的本身并不重要,而人们之所以要引入它的目的却十分重要。如无内阻的理想电源、理想气体、光滑表面、点电荷、磁感线等等。在教学的中,要经常让学生体会和感受它的目的性,更要让学生知道,这种思维方法是简捷的、高明的。
  对理想模型运用的意义有二。第一,是抽象思维训练的重要方法。这种训练,有个循序渐进的过程,就像语文课上背诗词一样,是个逐渐熏陶而成的过程。第二,是解决实际问题的基础。实际问题是复杂繁琐的,不能直接研究,必须先从理想模型入手,再向实际问题过渡。例如,研究理想气体是研究真实气体的第一步。
  6.代换法
  力的分解与合成、交流电的有效值、理想无阻电源与内阻的串联等,是用到了代换法思维。用质点代替实际物体、把平抛用两个直线运动代替、用一个字母代替一个表达式,也都是用到代换法。电学画等效电路图、把摄氏温标转换成开氏温标、用圆周运动的射影代替简谐振动,也都体现了代换法思想。从简单到复杂,代换法渗透在高中物理的各个角落。
  7.对物理规定的理解
  物理问题,一类是实验和推演得出的,一类是规定的。规定的东西,是一群人中彼此达成一致的约定。可能一群人和另一群人的约定不同,当不同约定的两群人交流时候,中间还需要翻译。当然,整个人群的约定都统一了,省了中间的翻译,更好。例如,小磁针指向北面的一极叫N极、原子核内带的电性为正、使质量为一千克的物体产生1m/s2加速度的力叫做1牛顿、在一个大气压下水的沸点为100℃,以及坐标正方向的规定、太阳升起的方向叫东方,等等,都是人为的规定。而“同性相斥、异性相吸”“摩擦力与正压力成正比”却是实验的结果。热力学温度的“零”(即-273.15℃)就不是规定的,而是推演出来的。而它的一个单位刻度(即1K的大小)和摄氏度相同,却是人们规定的。
  物理教师在日常教学中务必有意识地贯穿物理思想和物理方法,思想指导方法,方法体现思想。当然,随着科学的发展,物理学习的深入,新思想新方法会不断出现,只要我们不懈的努力,勇于探索,大胆创新,一定能为物理教学作出新的贡献。
  参考文献:
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  [3]施坚.品味物理学史,感悟大师思想——以人教版中“伽利略对运动的研究”为例[J].教育科学论坛.2016(01):17-20.