試論高中物理思想方法的培養策略お

殷漢卿

學習物理，不但要掌握物理基礎知識，還要掌握探究物理知識的技能和掌握學習物理的思想方法，所謂物理思想，是指人們對物理理論與內容本質的思想認識，它直接支配著物理的實踐活動.所謂物理方法，是指在某一物理活動過程中運用的方式、途徑、程序和手段，它具有過程性、層次性和可操作性等特點.物理思想是物理方法的靈魂，物理方法是物理思想的表現形式和得以實現的手段.縱觀近幾年的高考題，其主要命題思想是堅持以能力測試為主導的命題指導思想，運用比較新穎的物理情景和設問方式，利用物理基本概念、基本規律和學科主干知識，考查考生的理解能力、推理能力、獨立分析和解決問題的能力.能力應以知識為載體，卻又是知識的升華，是活化的知識.因此，高中物理思想方法的培養應貫穿整個高中物理教學的始終.

1 高中物理教學中常見的思想方法

1.1 守恒的思想——守恒法

在物理變化的過程中，常存在著某些不變的關系或不變的量，在討論一個物理變化過程時，對其中的各個時或量的變化關系進行分析，尋找到整個過程中或過程發生前后存在著不變關系或不變的量，則成為研究這一變化過程的中心和關鍵.如教材中的能量守恒、電荷守恒等.

1.2 對稱思想——對稱法

對稱性就是事物在變化時存存的某種不變性.自然界和自然科學中，普遍存存著優美和諧的對稱現象.物理學中對稱現象比比皆是，對稱的結構、對稱的作用、對稱的電路、對稱的物和像等等.一般情況下對稱表現為研究對象在結構上的對稱性、物理過程在時間上和空間上的對稱性、物理量在分布上的對稱性及作用效果的對稱性等.如教材中的運動的對稱性、相互作用的對稱性等.

1.3 等效思想——等效法

等效法是把陌生、復雜的物理現象、物理過程在保證某種效果、特性或關系相同的前提下，轉化為簡單、熟悉的物理現象、物理過程來研究，從而認識研究對象本質和規律的一種思想方法.其實在某些物理問題中一個過程的發展、一個狀態的確定，往往是由多個因素決定的，若某些因素所起的作用和另一些因素是等效的，它們便可以互相代替，而對過程的發展和狀態的確定，最后結果并不影響.等效思維的實質是效果相同的情況下，將較為復雜的實際問題變換變為簡單的熟悉問題，以便突出主要因素，抓住它的本質，找出其中規律.如教材中的合力與分力、復合場等效為重力場等.

1.4 模型化思想——物理模型法

物理模型又稱理想模型，物理學是由一系列與原理相關聯的物理模型組成的復雜網絡，物理模型就是物理學知識結構的基本單元.我們的學習就是通過建立和使用科學模型來描述、解釋、揭示物理現象及其規律的.在物理學習中我們經常會將物理圖景、本質相近的具體問題歸為一類，并對它們的條件、過程進行合理的抽象、簡化并歸納總結出這類問題的研究模式，使這類問題的思維程序化，這就是物理模型.所以物理模型是人們為了從事研究而建立的對原型高度抽象化、理想化的思維客體.物理模型既可以更普遍地描述同一類問題的物理規律又可以簡捷地解決實際問題.如教材中的“輕繩、輕彈簧、輕桿”三種模型、“子彈打木塊”模型等.

1.5 逆向思維思想——逆向思維法

在解決問題的過程中為了解題簡捷，或者從正面入手有一定難度，有意識地去改變思考問題的順序，沿著正向（由前到后、由因到果）思維的相反（由后到前、由果到因）途徑思考、解決問題，這種解題方法叫逆向思維.是一種具有創造性的思維方法.如教材中的直線運動中的逆向思維法、一些選擇題目的逆向判斷等.

1.6 極限思想——極限法

在物理問題中，有些物理過程雖然比較復雜，但這個較為復雜的物理過程又隸屬于一個更大范圍的物理全過程 .如果把這個復雜的物理全過程分解成幾個小過程，且這些小過程的變化是單一的.那么，選取全過程的兩個端點及中間的奇變來進行分析，其結果必然包含了所要討論的物理過程，從而能使求解過程簡單、直觀，這就是極限思維法.極限思維法只能用于在選定區間內所研究的物理量連續、單調變化（單調增大或單調減小）的情況.如教材中的帶電粒子在有界磁場中運動的極值問題等.

1.7 直觀化思想——圖象法

用圖象來描述兩個物理量之間的關系是物理學中常用的方法.利用圖象分析解答問題直觀、簡捷.對于物理學中兩個物理量之間的關系，圖象除了能直接表明其變化特點，提供直觀、清晰的物理圖景外，圖象與橫軸所圍的面積還可以表示第三個物理量（這個物理量一定是由圖象中的兩物理量的乘積所確定），如速度-時間圖象與橫軸所圍的面積為物體在這段時間內的位移；力-時間圖象與橫軸所圍的面積就是力在這段時間內的沖量…，充分利用圖象帶來的信息，也是求解物理題的一種有效的方法.反過來，充分利用圖象的功能來達到理解、解讀題設條件中的物理情景，尋找物理量之間的關系的方法，無論是在學習還是現代科研中均被廣泛應用.如教材中的伏安特性圖象等.

1.8 整體與局部轉換思想——整體法與隔離法

物理習題中，所涉及的往往不只是一個單獨的物體、或一個單一的題給條件，這時如果把涉及的多個物體、多個過程、多個未知量作為一個整體來考慮，這種以整體為研究對象的解題方法稱為整體發；而把整體的某一部分（如其中的一個物體或者是一個過程）單獨從整體中抽取出來進行分析研究的方法，則成為隔離法.如教材中的牛頓定律的應用（連接體問題）等.

1.9 突變的思想——臨界條件法

在一定的條件下，當物體的運動從一種形式或性質轉變為另一種形式或性質時，往往存在著一種狀態向另一種狀態過渡的轉折點，這個轉折點常稱為臨界點，這種現象也就稱為臨界現象.物體的運動狀態的變化是各式各樣的，有數量的增減，有程度上的區別，有規模的不同，也有性質上的飛躍等.臨界狀態正是指物體運動狀態發生質的變化的轉折點，是一種狀態變為另一種狀態的中介狀態.可以說臨界現象是量變到質變規律在物理學上的生動體現.同時，物理學本身就有許多具有邊緣特征的概念.它們有著中介、轉折、對立與統一的辯證特性，這些概念往往就包含著一個臨界狀態，越過這個狀態，或不是這個狀態，將有著不同的物理現象和不同的結果，如臨界角、臨界溫度、極限頻率、臨界體積等.如教材中的豎直面內的圓周運動過最高點的臨界條件、帶電粒子在有界磁場中運動的臨界問題等.

1.10 化變量為常量的思想——微元法

微元法就是從某一物理量、物理狀態或物理過程中選取一個足夠小的單元——微元作為研究對象的研究方法.它是分析、解決物理問題中的常用方法，也是從部分到整體的思維方法.用該方法可以使一些復雜的物理過程用我們熟悉的物理規律迅速地加以解決，使所求的問題簡單化.在使用微元法處理問題時，需將其分解為眾多微小的“元過程”，而且每個“元過程”所遵循是相同的，這樣，我們只需分析這些“元過程”，然后再將“元過程”進行必要的數學方法或物理思想處理，進而使問題求解.使用此方法會加強我們對已知規律的再思考，從而起鞏固知識、加深認識和提高能力的作用.如教材中的瞬時速度概念的建立等.

2 高中物理思想方法的教育功能

2.1 有助于了解物理知識的產生過程

人類對自然界的認識過程是有規律的.在中學物理教學中進行思想方法教育，能使得學生更多地了解科學家對自然界認識的發生、發展的過程，全面體驗科學研究的過程，更好地啟迪學生的思維，培養學生認識自然的能力.

2.2 有助于了解物理知識的研究方法

科學家發現物理現象、研究物理規律都是具有思想方法的.在中學物理教學中進行思想方法教育，可以促進學生學習科學家研究物理問題、進行認識活動過程的思維方法，使學生遵循物理學家的方式去了解世界、認識世界、研究世界，逐步形成科學的、規范的、有序的物理實驗的一般程序和方式.

2.3 有助于形成正確的物理立場

通過物理實驗處理基本問題是物理學習的基本立場.在中學物理教學中進行思想方法教育，見識科學家對物理認識的獨創見解的勇氣和膽略，感受科學家的優秀品德，了解物理學家對待科學的熱愛和追求的嚴謹態度，體會科學家不怕失敗敢于探索的科學精神，領略科學家不畏艱辛勇于拼搏的科學作風，逐步形成正確的、系統的物理世界觀.

2.4 有助于提升物理教學的文化品位

物理知識產生的社會背景、蘊含的思想、觀念和方法等是物理教學文化品位的具體體現.在中學物理教學中進行思想方法教育，就是要求把科學方法的名稱、形式、內涵、條件、步驟等明確地傳授給學生，使物理實驗的文化內涵更加豐富、品位更加高尚.

2.5 有助于提高綜合科學的物理素養

許多物理實驗思想方法已經超越了具體的實驗內容而具有普遍的指導意義.在中學物理實驗教學中進行思想方法教育，學生領會到物理實驗的一般設計思想，學會物理實驗的基本研究方法，對學校學習中的科學實驗以及將來工作中的實踐活動都大有裨益，學生的物理素養會得到提高.物理思想不僅在認識程度上超越具體的物理知識和物理方法，而且在人的行為活動中具有意識導向的作用.物理科學最典型地體現了科學理論的邏輯性、方法性、實證性、精密性和實用性，物理教育在發展學生智能和啟迪學生智慧方面起到獨特的作用.所以，在中學物理教學中滲透物理思想，能夠促進學生深刻理解并掌握物理知識與方法，能充分激發學生積極科學創新，能指導學生樹立科學的人生觀和世界觀.這也是中學物理課程標準總目標中明確提出的要求.

3 高中物理思想方法教育策略

3.1 挖掘因素，有機滲透

在現行高中物理課標教材中，自始至終貫穿著大量的物理思想內容，前面談到的只是部分而已.要充分挖掘教材中隱含的物理思想素材，在教學計劃的制定，教研活動或集體備課，乃至個人備課進行教學設計時，把相關物理思想柔和到教學內容中，在教學過程中體現物理思想方法，有意識、有目的地落實.

3.2 抓住關鍵，科學滲透

在教學過程中，要重視物理現象、概念和規律及方法的基礎性和科學性，一定程度上可以把物理知識視為邏輯推理的必然.同時，應該適時強調其中的主觀創造成分，不回避直覺、猜想和假設.讓學生知道物理科學不只是從現象往上推導的，還可以從某種物理思想往下推理，只要其推論能解釋物理問題.

在學生已經建立某領域的基本物理知識框架的前提下，可以嘗試讓學生就某一問題的解釋，依據自己的某種思想進行構想，以開闊其思維，發展其創造力，從而抓住創造性思維這個關鍵.

3.3 結合學史，逐步滲透

現行課標教材中，每當有重大物理發現的內容，都有物理學史介紹，這其中都包涵了物理思想方法的成分.重大物理發現的過程，也是物理學家物理思想誕生的過程.

通過對物理學史的講解，使學生了解物理學家的思維方式，領悟物理學家的思想內涵.讓學生在以后的學習和遇到實際問題時，也能像物理學家那樣去思考問題和解決問題.

3.4 循序漸進，創新滲透

物理思想具有層次性，既有簡單的物理思想，也有復雜的物理思想.不管是簡單還是復雜，它的形成總有個漸進的過程.

教學中要讓學生自己提出問題，對問題做深入思考，通過自己的努力解決問題，這比直接告訴學生答案要好得多.所以，在教學過程中鼓勵學生敢于提問題，鼓勵與啟發學生提出創新性的問題.

總之，只有掌握科學的思想方法才能正確地分析與解決問題 ，我們在平常的物理教育教學中，要更加重視對學生進行物理思想和物理方法的培養.

【本文是江蘇省教研室2013年立項課題《高中物理研究性教學的實踐研究》（課題編號2013JK10-L123）階段性成果.】