誘導和發展物理思維基本途徑的探討

張晶

摘 要：物理學的自身結構和規律賦予物理思維具有實驗性、嚴密性和創造性的基本特征。以誘導和發展學生物理思維準則是物理教學的一般規律之一，在物理教學中，教師需要把握基本特征，探索誘導和發展物理思維的基本途徑，從而有效地形成和發展學生的物理思維。

關鍵詞：物理思維；誘導；發展

物理思維是人們在觀察物理現象、進行物理實驗獲得的感知基礎上，進行分析、綜合，從而得出物理概念、定律，并提出假說的認識活動。物理思維中有邏輯思維（抽象思維），同時也有形象思維。它是理論思維在物理科學中具體表現形式。

在整個物理教學的各個環節，都應注意形成和發展學生的物理思維。一般地說，在觀察和實驗、形成概念和定律、并應用知識解決物理問題的過程中，思維活動比較活躍，教師應予注意。中學生物理思維的形成和發展，受青少年心理和生理發展的制約，一般是從具體形象思維逐步發展為抽象邏輯思維，再提高為創造性的能動思維。我們應該遵從客觀認識，抓住思維活動活躍的環節，結合具體的物理教學內容，有目的、有步驟、有計劃地形成和發展學生的物理思維。

一、在觀察和實驗中，培養形象思維和邏輯思維

學生在進行觀察和實驗時，觀察到的現象往往是表面的、片面的，屬于感性認識。要上升到理性認識就有一個由表及里、由此及彼、由現象到本質的分析、推理思維過程。教師應該注重這個過程的思維過程，積極地引導學生完成認識飛躍，致力于物理思維的培養。

如何通過觀察和實驗培養學生的思維呢？一般的做法是：首先，提出帶啟發性的問題，讓學生邊思考邊觀察，從“是什么”逐步發展到“為什么”。例如，在演示分子內聚力的實驗時，讓學生觀察兩個粘在一起的鉛塊能吊起重物，教師可提出“這是什么力？是大氣壓強產生的嗎？是萬有引力嗎？”等問題來啟發學生思考，調動學生思維。然后，在觀察的基礎上，引導學生對實驗進行分析、歸納、推理。如在講波的干涉時，可放映有關視頻，使學生觀察到兩列水波的干涉條紋，明白何謂相干波源。接著放映相干波源發出的波的疊加視頻，讓學生考察空間某確定點兩列波的疊加情況，找出疊加后該位置質點的合振動總是加強的一系列的點，連接起來，總是減弱的一系列點，再連接起來，就能得出干涉圖樣。最后又演示水銀波，聲波等的干涉現象，認識到干涉是一切波的共性。教師這樣循序漸進地引導學生進行分析、推理，抓住事物本質、共同屬性，由感性上升為理性，發展了學生的邏輯思維。

二、在形成概念和掌握規律過程中，引導學生進行分析和綜合、比較和概括、歸納和演繹等思維活動，形成和發展物理思維

分析是從整體到部分的思維過程，其逆過程就稱之為綜合。例如在熱學教學中，探索氣體狀態的變化規律，教師可根據氣體由初態到終態的變化過程進行的特征，先分析，后綜合。即分別令三個狀態參量中之某量不變，研究另兩個量間的關系（部分），最后才綜合為氣體狀態方程（整體）。

比較是確定事物的共同點和差異點的一種思維方法。它以分析為基礎，將不同的對象進行對比，分清異同，抓住事物本質，突出矛盾的同一性和特殊性。概括是把得到的本質特征綜合起來，并推廣到一切同類事物中去的思維方法。例如，有經驗的教師常將電場強度和電勢、靜電場和重力場、萬有引力和庫侖力等概念和定律進行對比，認識到物理本質、定義方式、單位等方面的異同。還可將某類定義式相類似的概念綜合考慮，概括出這類概念；雖物理涵義不盡相同或相似，但定義手段（如用比值）是相同的。

歸納是從個別（特殊）到一般的推理過程，它是以具體的感性認識為基礎，從一系列單獨事物的特性中抽象概括出一般性的結論或原理的一種思維方法。演繹是從一般到個別（特殊）的推理過程，即從一般的原理、定律出發，推導出新的結論的一種思維方法。歸納是演繹的基礎，演繹是歸納的發展和指導。

譬如，在講述簡諧振動到單擺的內容時，首先從彈簧振子的振動（個別）推理出受回復力作用的振動叫簡諧振動（一般），這是一個歸納過程。然后，從受回復力作用下的振動叫簡諧振動這個一般原理出發，分析單擺在擺角時受回復力的作用，推導出單擺的擺動是簡諧振動的新結論，進而導出單擺周期，這是演繹推理過程。學生的歸納和演繹思維的發展，有利于從特殊事例得出一般性結論，形成概念和定律。也有利于由定律出發，建立新的定律（或規律）。

三、在應用物理知識、解決物理問題時，形成和發展學生創造性的能動思維

解決物理問題是一個復雜的思維過程，教師應注意調動學生的想象力，提出假設，設立理想化模型、條件和實驗，把實際的、復雜的問題轉化為理想的簡單問題來處理。理想化模型有質點、剛體、彈簧振子、單擺、理想流體和理想氣體等等；理想化的條件有力學中的無摩擦、電學中的導線無電阻等等；理想化的過程有熱學中的氣體等容、等溫、等壓變化過程等等。理想化的處理能抓住物體在所討論現象中起主要作用的性質和條件，從而簡化問題研究過程。

物理教學中還包含有理想化的實驗，如用檢驗電荷（理想化的）置于靜電場中，考察電荷的受力或所具有的能量（電勢能），研究靜電場的力的性質或能的性質。置入電荷不影響被研究的靜電場，這就是理想化的處理。這類理想化的實驗以真實科學實驗為基礎，科學事實為依據，對實驗過程運用邏輯推理和理論分析，突出主要因素，排除次要因素，設想理想過程以揭示事物的內在聯系。

理想化的處理過程中的思維是一種能動的創造性的思維，對青少年學生來說，注意在解決物理問題的過程中形成和發展這種思維，只是人才培養的需要，應予極大重視。

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