在物理規律的教學中培養學生思維能力

　　物理規律反映了物理現象、物理過程在一定條件下必然發生、發展和變化的規律，反映了物質運動變化的各個因素之間的本質聯系，揭示了物理事物本質屬性之間的內在聯系，是物理學科結構的核心。物理規律的教學既是物理知識教學的核心內容，又是物理思維能力培養的重要途徑。本文主要探討了在物理規律的教學過程中學生思維能力的培養。
　　一、獲得足夠的感性認識
　　物理規律具有三個顯著特點：第一，物理規律是觀察、實驗、思維相結合的產物；第二，物理規律反映了有關物理概念之間的必然聯系。任何物理規律，都是由一些概念組成的，通過語言邏輯或數學邏輯表達概念之間的聯系和關系；第三，任何物理規律具有近似性和局限性。物理現象和物理過程的發生、發展和變化的物理規律，只能在一定的范圍內，足夠真實但又是近似地反映客觀世界。物理規律不僅具有近似性，而且由于物理規律總在一定范圍內發現，或在一定的條件下推理得到，并在有限領域內檢驗。因此，物理規律具有局限性。也就是說，物理規律總有它的適用范圍和成立條件。由此可見，作為近似反映物理對象、物理現象、物理過程，在一定條件下發生、發展和變化的物理規律的建立，離不開觀察實驗和數學推理，也離不開物理思維，是三者相結合的產物。豐富的感性認識是物理規律建立的基礎。
　　二、掌握規律建立的思維方法
　　在獲得足夠的感性認識的基礎上，教師要指導學生探索物理規律，根據物理規律建立的思維過程和學生的認知特點，選擇適當的途徑，對感性材料進行思維加工，認識研究對象、現象之間的本質的、必然的聯系，概括出物理規律。這是在物理規律教學中，培養學生思維能力的關鍵。 中學生在建立物理規律時，常用的思維方法有以下四種。
　　1.實驗歸納。實驗歸納是直接從觀察實驗結果中，分析、歸納、概括、總結出物理規律的方法。具體的做法有：第一，由對日常生活經驗或實驗現象的分析、歸納，得出結論，如蒸發快慢的條件、電磁感應定律等。第二，由大量的實驗數據，經歸納和必要的數學處理，得出結論，如共點力的平衡條件、胡克定律、光的反射定律等。第三，先從實驗現象或對事例的分析中得出定性結論，再進一步通過實驗，尋求嚴格的定量關系，得出定量的結論，如牛頓第三定律、光的折射定律等。第四，在實驗研究幾個量的關系時，先分別固定某些量，研究其中兩個量的關系；再加以綜合，得出幾個量的關系，如歐姆定律、牛頓第二定律、焦耳定律，等等。第五，限于條件，無法直接做實驗時，可分析前人的實驗結果，歸納出結論，例如光電效應公式。
　　2.理論分析。理論分析就是利用已有的物理概念和物理規律，通過物理思維或數學推理，得出新的物理規律的方法。常見的有理論歸納，就是利用已有的物理概念和物理規律，經歸納推理，得出更普遍的物理規律的思維方法。
　　3.類比。類比是根據兩個（或兩類）對象在某些屬性上相似，而推出它們在另一屬性上也可能相似的一種推理形式。具體過程：對兩個不同的對象進行比較，找出它們的相似點，然后以此為依據，把其中某一對象的有關知識或結論運用到另一對象中去。類比方法在物理學中獲得了廣泛的運用。首先，類比是提出物理假說的重要途徑；其次，在物理學研究中，廣泛運用的模型化方法，實質上包含類比方法的應用。學生在學習物理規律時，可以遵循物理規律建立的程序和原則，通過類比的思維方法，加深對物理規律的理解，同時提高思維能力。
　　當然，在帶領學生探索和研究具體的物理規律時，不一定要按照歷史上物理規律建立的過程來進行，教師可以根據教學要求、學生的年齡特征、知識基礎、能力水平、學校情況、教學內容、自身特點等，來確定用什么方法。
　　三、排除學習規律的思維障礙
　　與學習物理概念一樣，學生在學習物理規律時，也存在著思維障礙，大體上有以下幾種。在物理規律教學中，要排除這些思維障礙。
　　1.感性認識不足。物理規律是觀察、實驗和思維相結合的產物，通過觀察、實驗，獲得對自然界物質的存在、構成、運動及其轉化的感性認識。感性認識不僅是物理思維的材料、建立規律的條件，而且是用來檢驗各種物理理論真偽是非的標準，是理解物理規律的基礎。如果沒有足夠的、能夠把有關的現象及其之間的聯系鮮明地展示出來的實驗，或學生日常生活中所熟悉的、親身感受過的事例作為基礎，學生就很難理解物理規律的來龍去脈、基本含義、適用條件，等等，從而影響對物理規律的掌握和運用，造成學習物理規律的思維障礙。
　　2.相關知識干擾。物理規律反映了自然界物質運動變化的各個因素之間的本質聯系，揭示了客觀事物本質屬性之間內在的聯系。學生形成物理概念和掌握物理規律之間存在著不可分割的辯證的聯系。一方面，形成物理概念是掌握物理規律的基礎，概念不清就無法掌握物理規律，另一方面，掌握物理規律可以使我們從運動變化中，從研究對象和現象的聯系中，進一步更深入理解物理概念。由于概念不清，而影響物理規律的掌握，是學習物理規律時，相關知識干擾的表現之一；學習物理規律時相關知識干擾的表現之二是前物理觀念的干擾。學生在學習物理規律之前，從日常生活中已積累了一定的生活經驗，對一些問題形成了某些觀念，稱為前物理觀念（國外的研究一般將前物理觀念與前物理概念一起，統稱為前物理概念。這里我們為了說明對概念和對規律的不同影響，分別進行討論）。在這些觀念中，有的雖比較正確，但往往有一定的表面性和片面性。另外，學生在生活中還形成了某些錯誤的觀念。這些“先入為主”的、錯誤的前物理觀念，對學生正確地理解物理規律，往往起著嚴重的干擾作用。
　　3.負遷移和思維定勢的消極影響。遷移是一種學習對另外一種學習的影響。它有時指先前的學習對后繼學習的影響（順向遷移），有時指后繼學習影響先前的學習（逆向遷移）。無論是順向遷移，還是逆向遷移，所產生的影響都有正負之分。凡是一種學習對另一種學習的影響是積極的、起促進作用的，就稱為正遷移；反之，則稱為負遷移。在中學生學習物理規律時，負遷移會影響規律的理解和應用。在學習物理規律時，積極的思維定勢是指人們把自己頭腦中已有的思維模式和方法恰當地用于學習新的物理規律，解決新的實際問題；消極的思維定勢是指人們把頭腦中已有的、習慣了的思維方式不恰當地運用到學習新的物理規律中去，不善于變換思考問題的角度，不善于改變思考問題的方法。積極的思維定勢有利于學生在原有知識的基礎上，學習和理解新的物理規律，但消極的思維定勢卻干擾學生對新的物理規律的理解和掌握，限制學生思維靈活性的發展。