于廣波
物理規律是客觀事物內部固有的、本質的聯系與發展的必然趨勢,是事物現象的相對統一。物理規律的發現,體現了物理的思維方法與研究方法。在教學中,教師要重視對學生思維能力的培養,這對學生整體思維素質的提高具有十分重要的意義。常見的思維方法有綜合分析、歸納、概括、實驗等方法。在高中物理教學中,應著重培養學生的思維能力。
一、以激發興趣為目標,增強知識遷移意識
學生對物理知識的興趣程度,直接影響到思維遷移力的強度。如果學生對物理學習產生濃厚的興趣,以積極的心態投入到學習中,就會積極探索知識,產生思維的遷移欲,并迫切希望知識水平得到進一步提升,出現有利的正向遷移。我們應該以激發學生學習興趣為目標,增強學生的正向思維遷移意識。引導學生尋找物理知識規律,自主探尋知識的遷移點,主動對不同學科知識進行系統性組合。在積極應用所學知識與社會實踐的過程中,發現知識儲備的不足,產生不斷儲備新知識的愿望。有研究表明,學生在學習過程中,發現自身實踐任務與自身的知識儲備產生一定的沖突和空缺時,就會激發遷移動機。我們在教學設計過程中要注意對學生所儲備的信息知識激發沖突和空缺感,設置具有一定難度,且具有真實性與可行性的實踐任務,由學生自主完成,遇到困難時及時提供幫助和引導。最終使學生具備明確的學習意識性,樹立主動遷移的學習態度,提高學生的思維遷移力。
二、以實驗為觸發點,讓思維參與到實驗中
物理是一門以實驗為基礎的學科。實驗能激發學生的學習興趣,促使學生思考問題,并在實驗中解決問題。在教學中可以針對學生實驗、演示實驗、隨堂小實驗等創設思維觸發點。例如:在開展“拋體運動的規律”實驗中,用小錘打擊彈性金屬片后,A球沿水平方向拋出,同時B球被松開,物體自由下落。那么A、B兩球同時開始運動,這是一個簡單的小實驗,但學生無論是對該實驗的演示還是結論上的分析都存在很大的思維障礙。教師很有必要對這個實驗設置思維的觸發點。在教師演示時,要求學生觀察哪個小球先落地,這就是思維的觸發點:用視覺觀察還是用聽覺來聽呢?學生觀察后就有了初步結論:聽覺觀察更好些。再創設思維觸發點:小球落地后有很多聲音,聽聲音應該聽哪個聲音?在結論階段可以創設這樣的思維觸發點:這個實驗是用來說明平拋運動水平方向是勻速直線運動,還是用來說明豎直方向是自由落體運動?如何改進這個實驗,以說明水平方向的情況?在實驗中應該多創設這樣的思維觸發點,把“發現”結論的任務交給學生,讓他們積極思維,參與到實驗中。
三、開展一題多解,培養思維廣闊性與深刻性
在解題過程中培養學生思維的廣闊性與深刻性,通過一題多解、一題多變或一題多問等方式可以讓學生多角度、全方位抓住問題的本質,提高分析問題與解決問題的能力。在進行習題練習的過程中,有的可以采用基本的方法解決,這類習題解題思路明顯,解題方法簡單,而有些題目提問很深奧,如果用基本的方法就顯得很麻煩,甚至無從下手。要充分挖掘條件,靈活地聯想變換,才能找到解決問題方法。因此,要引導學生把握知識的內涵,全面分析具體問題。例如:在牛頓定律中有F=ma,這是對質點的某一時刻而言的。根據定律與有關力、質量、加速度的概念,運用牛頓定律,首先要明確研究的對象是哪一物體或一組物體,把它們看成一個質點。質點明確了,才能確定質量m,才能分析清楚加速度a與受力F。對質點的受力分析與加速分析除了根據力是物體間相互作用、彈力、摩擦力、電場力、安培力、洛侖磁力公尺與加速度定義、運動學公式外,在很多問題中還需要把力與加速度結合起來綜合分析,這樣才能靈活運用。
四、以綜合為前提,提高分析與綜合能力
客觀事物的整體與部分的關系,讓運用分析解決物理問題不僅成為一種可能,而且已經成為現實。綜合就是把事物各個部分、側面與綜合的基礎,分析以綜合為前提。掌握分析與綜合的方法,訓練分析與綜合的思維方法,提高分析與綜合的能力,是高中物理科學方法教育的主要內容。我們應該重視對學生進行分析與綜合思維方法的訓練。例如:在教學“歐姆定律”時,為了探索電流、電壓、電阻這三個相互關聯的物理量之間的關系,采取先分析后綜合的思維方法。先保持其中一個物理量不變,再研究其與兩個物理量之間的變化關系;保持另外一個物理量不變,研究剩余兩個物理量之間的變化關系。通過實驗最后得出:保持電阻不變時,電流跟電壓成正比;保持電壓不變時,電流跟電阻成反比結論的基礎上,再綜合得出了歐姆定律。在教學中,我們應該充分認識到引導學生領會探索電流、電壓、電阻三者變化關系的思維方法,這比讓學生知道歐姆定律的結論更重要。
五、實施變式教學,培養學生聚合思維能力
所謂聚合思維就是由多到一的思維。它是以某個思考對象為中心,把問題所提供的與從大腦中提取出來的信息集中到一起,通過人的直覺判斷,選擇出解決問題的最好方法。物理教學中聚合思維的一種典型體現就是“多題歸一”的變式教學。所謂多題歸一,就是把多個表面不同,但實質相同的題目劃歸成一類,找出其中的共同特點,用同一個物理規律解決。即多個題目多種物理情境,解答所用的物理規律相同。這樣,就認識了一類物理現象中的共同規律。多題歸一可以達到觸類旁通的教學效果,即學生一旦掌握了一類問題的一般特點后,就能夠從這個一般的特點出發,解決新遇到的同類或相似類別的問題。在教學過程中有很多大家都比較熟悉的例子。例如:人船模型、彈簧模型、平拋模型等。物理學中的聚合思維是一種異中求同的思維,它通過不同問題進行相似比較,透過不同事物表現上的差異,揭示它們內在的相似,促使學生思維主體把知識從低層次的概括上升為高層次的概括,從而把不同的問題聯系到一起。
總之,學生思維能力的培養是教師在教學中需要注重的。學生思維能力的培養應該貫穿于素質教育中,然而在實際教學過程中會出現這樣那樣的問題,廣大物理教師在工作中要認真探索與實踐,堅持與時俱進,不斷更新思維,找到最佳教學方式。