怎樣提高學生的物理抽象思維能力

高中物理教改，必須從本學科的特點出發，以辯證唯物主義觀點和歷史唯物主義觀點為指導，以心理學特別是現代認知心理學的科學成果為理論依據，以現代系統科學為方法論的依據來進行。由此必須對物理的教材、教法進行新的處理，必須建立起一套有效的檢測、評價系統，對教學過程進行有效的控制，來培養學生的抽象思維能力。

一、關于教材

必須要求有一套與之相適應的教材。目前，在物理教學大綱規定的范圍內，可以對現行物理教材進行一番加工改造，突出結構，強調對抽象思維能力的培養。為此：

1. 建立高中物理的整體的知識和邏輯的結構和系統；同時建立各部分（力學、熱學和分子物理學、電磁學、光學、原子物理等）的子結構和子系統；以及各章、節的結構。并與學生的認知過程相適應。

2. 實驗應包含在上述系統中，構成不可少的組成部分。同時應強調通過實驗培養學生抽象邏輯思維的能力。改變傳統的認為觀察和實驗是不依賴于理論的觀點，改變那種認為實驗方法的本質是完全離開理性的體系，單純起著事實的裁判作用的觀點。大家都知道，隨著實驗研究對象遠離人們直觀經驗的領域，特別是現代物理學實驗的發展，使人們愈來愈認識到實驗與觀察依賴于理論，實驗所獲得的認識實際上受制于儀器和實驗設計中所包含的假設，是不可能擺脫理性思維的指導的。

3. 例題和習題的配制應包含在上述系統中，構成不可少的組成部分。教學中最重要的任務是概念的形成和問題的解決。概念不僅是學科結構的最基本的要素，是“框架”的“交結點”，而且是思維的“細胞”。而問題的解決，即應用，正是結構中各部分之間聯系的建立以及結構的發展所必需經過的階段。這也就是思維的過程。統計表明，僅就中學生而言，掌握歸納推理的水平略優于掌握演繹推理的水平。實踐中，我們也常常發現就多數學生而言，從自然現象和實驗歸納出概念和規律，學生掌握較好，而運用概念和規律去解決問題則困難較大。這是由于演繹推理較之歸納推理可以通過更多種形式來表現，掌握起來也復雜些，因此，就需要有意識的多加指導和訓練。按照提高抽象邏輯思維能力的要求編寫例題和習題，并加以適合的配量。這與“題海戰術”是有本質區別的。當前，好的例題和習題（指符合我們這種要求的）不是太多而是太少了。

4. 關于物理學史的教育，也應從有利于培養學生抽象思維能力加以組織。大家知道，從物理學發展史來看，“結構”是隨著物理思想和對物理概念的理解更加深化而發展的，不是一成不變的。適當地、完整地圍繞某一部分物理知識（如力學）介紹這種發展，較之分散地介紹某一部分歷史事實，更有利于學生思維的發展。

二、關于教法

1. 從有利于提高學生抽象邏輯思維能力出發，增強學習的目的性、方向性，應該讓學生知道學習過程、思維過程、思維的形式和方法，以調動其自覺、主動性。只有自覺地遵循思維規律來進行思維，才能使概念明確、判斷恰當、推理合理、論證得法，具有抽象邏輯性，培養出深刻性的思維品質。這是一切思維品質的基礎。

2. 按現代認知心理學的觀點，學生在學校的學習的實質就是前述認知結構的“同化”和“順應”的過程。學習的類型主要是“意義學習”，即在良好的教學條件下，學生理解符號所代表的知識，并能融會貫通，發展了智力，提高了能力。其實質是符號所代表的新知識與學生的認知結構建立了非人為的實質性聯系。這是最有價值的學習。學習進行的方式主要是“接受學習”，即要學習的全部內容都是以定論的形式呈獻給學生，然后讓學生加以“內化”（即與原有知識有機結合），大量的知識和材料都要靠此獲得。

3. 因材施教，開展課外活動，培養一些優秀學生。便他們不受思維定式的約束。大力培養他們的直覺思維和創造性思維。直覺思維是創造性思維的基礎。強調直覺思維是愛因斯坦科學觀的一個重要特征。他說：“物理學家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律，由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來。要得到這些定律，并沒有邏輯的道路：只有通過那以對經驗共鳴的理解為依據的直覺，才能得到這些定律。”探索就得用直覺思維：整體的、跳躍的、猜測的，以知識結構為根據的直接而迅速的認識。

三、關于教學過程的控制和評價是仍需研究的，在此只提出一點線索

1. 思維的智力品質研究是有客觀指標的。我國一些心理學家，所進行的小學數學教改試驗，即運用這一套指標。詳情請見《思維發展心理學》朱智賢、林崇德著。

2. 教學過程離不開信息的傳遞，因此也是可以量化的。現代系統科學據現代認知心理學的“產生式”理論，從信息加工的角度，把人的短時記憶的最小單位定為“組塊”，多大是一個組塊，不是固定不變的。一個數字、字、詞、符號、成語、短語等都可以是一個組塊。它的存貯時間需要0.5秒，而轉化為長時記憶至少需8秒。掌握物理學科，首先要懂得物理語言，大腦中要有一套物理符號系統。即在長時記憶中要存貯一定數量的組塊（信息）。僅有組塊還不夠，還必須把組塊組成若干程序，形成產生式系統。一個產生式包括兩部分：條件和動作。一定條件做出一定動作就是一個產生式。如：一個公式，一個定理就是一個產生式。組塊必須按產生式組合才有意義，二者不可截然分開。普通教科書一章所傳授的知識約有十幾個產生式。掌握一間課程等于掌握幾百個產生式。而獲得物理學科那樣的專業能力，就得掌握幾千或幾萬個產生式。從時間上講，一天學習5小時，1小時可以學習4—20組塊，1個產生式。這就是相當于一課時的信息量。依此類推。

如果能仔細地將高中物理教材中必須掌握的組塊和產生式統計出來，實行控制是有可能的。

3. 教學方法：教學程序能否事先進行最優化選擇，現在也有人用模糊數學的方法，加諸因素進行綜合評價，運用計算機進行事先的最優選擇。

綜上所述：高中物理教學應以提高學生抽象邏輯思維能力為主，既是需要又是可能的；既是可以具體做到的，也是有可能進行控制和評價的。