略談高中物理規律教學

闞緒好

摘要：高中物理規律教學，讓學生獲得一定的感性認識，讓學生掌握建立物理規律的思維方法，提高學生的理解應用能力，形成一定的知識結構。

關鍵詞：物理規律教學；學生；高中教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）07-0034

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，是物理學的核心。物理規律的教學是物理知識教學的核心內容。下面，筆者談一談高中物理規律教學的幾個環節。

一、讓學生獲得一定的感性認識

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，通過語言或數學公式表達概念之間的聯系或關系；第三，任何物理規律具有近似性和局限性。反映物理現象和物理過程的發生、發展及變化的物理規律，只能在一定的精度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是在一定范圍內發現的，或在一定的條件下推理得到的，并在有限領域內檢驗的，因此物理規律還具有一定的局限性。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、發展和變化規律的物理規律的建立，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。

豐富的感性認識是建立物理規律的基礎。學習物理規律是對已有的物理規律的一個有組織的學習過程，它雖不像物理史上建立物理規律那樣曲折漫長，但也是極其復雜的，需要在一定的背景知識指導下，對感性認識進行思維加工。因此，獲得足夠的感性認識是學生學習物理規律的基礎，是在物理規律教學中培養學生思維能力的基礎。在物理教學中，教師要指導學生通過觀察實驗，分析學生生活中熟知的典型事例，或從對學生已有知識的邏輯展開中提出問題，激發學習興趣，創造便于探索規律的良好的環境，提供探索物理規律所必須的感性材料，提供進一步思考問題的線索和依據，為研究物理規律提供必要的感性認識。

二、讓學生掌握建立物理規律的思維方法

在獲得一定的感性認識的基礎上，教師要指導學生探索物理規律，根據建立物理規律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，常用的思維方法主要有四種：

1. 實驗歸納。實驗歸納即直接從觀察實驗結果中分析、歸納、概括而總結出物理規律的方法。具體的做法有：（1）由對實驗現象的分析歸納得出結論，如感應電流產生的條件、感應電流的方向；（2）由大量的實驗數據，經過歸納和必要的數學推理得出結論。如共點力的平衡條件、胡克定律、光的反射定律等；（3）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；（4）在通過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，然后加以綜合，得出幾個量的關系（即控制變量法）。如牛頓第二定律、歐姆定律、焦耳定律等。

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。常見的有理論歸納和理論演繹兩種。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。例如，能的轉化和守恒定律，就可利用理論歸納的方法。能的轉化和守恒定律是在科學各分支學科長期發展的基礎上，經許多人系統的研究和總結后，于19世紀中期形成的自然界的一條基本規律。學習和掌握這一規律不可能由某一實驗歸納來完成，可以根據科學史上建立這一規律的過程，對有關規律進行歸納而得到。19世紀中期以前，在力學方面，建立了動能、勢能、機械能等概念和機械能守恒定律；在熱學方面，人們建立了熱量的概念，并廣泛研究了熱與機械功的相互轉化問題，得到熱力學第一定律；在電學方面，英國物理學家焦耳對電流熱效應進行了定量的研究，建立了焦耳定律；化學反應中建立了能量守恒。學生可以對所學的這些規律進行歸納總結，從而掌握能的轉化和守恒定律；理論演繹就是利用較一般的物理規律，經演繹推理，推導出特殊的物理規律的思維方法。例如，在學習了感應電流產生的條件及能的轉化和守恒定律后，可以推斷出判定感應電流方向的規律——楞次定律。

3. 類比。類比是根據兩個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。其具體過程是：通過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推移到另一對象中。類比方法在物理學中獲得了廣泛的應用。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著的模型化方法，實質上包含著類比方法的應用。學生在學習物理規律時，可以遵循建立物理規律的程序和原則，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。

4. 臻美。所謂臻美的方法，就是在研究物理問題的過程中，按照美學規律，對尚不完美的東西進行加工、修改以致重組的思維方法。美是在審美主體與審美客體統一的審美活動中，能滿足主體需要的并合乎客觀規律的可感形象。物理學中蘊含著美的本質，本質要通過形式來反映。雖然物理的研究范圍極為廣泛，物理規律極為復雜，但物理家普遍認為，物理學中蘊含的形式美主要有：“對稱、簡潔、和諧、多樣統一”。利用臻美的思維方法，通過對美的追求提出假說，然后利用實驗直接或間接驗證，從而建立物理規律，是物理規律建立的一種重要的方法。學生在學習某些物理規律時，要掌握這一思維方法，例如對萬有引力定律和庫侖定律就有極強的相似性。endprint

當然，在引導學生探索和研究具體的物理規律時，不一定要按照歷史上建立物理規律的過程來進行，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、提高學生的理解應用能力，形成一定的知識結構

1. 學生理解物理規律的真正含義、適用條件和范圍。物理規律一般可以用文字表述，即用一段話把某一規律的內容表達出來。對于物理規律的文字表述，要在學生對有關現象和過程深入研究，并對它的本質有一定認識的基礎上，認真加以分析，特別要分析關鍵的字、詞，使學生真正理解它的含義。切不可在學生毫無認識或認識不足的情況下“搬出來”，不加分析地“灌”給學生，使學生死記硬背。這樣，離開了認識的基礎，顛倒了認識的順序，學生不懂物理規律的真正含義，背得再熟也不能真正理解和靈活運用。物理規律有時也可用數學公式或圖象進行示。只有引入了數學，才能使自然物理成為定量的、精密的物理。對于物理規律的數學表達式，要使學生在了解建立過程的基礎上，明確其真正含義，而不能從純數學的角度加以理解，否則，就可能導致錯誤的結論。每一個物理規律都是在一定條件下反映某個現象或過程變化規律的，故有一定的成立條件和適用范圍。只有使學生明確規律的成立條件和適用范圍，才能正確地運用規律來研究和解決實際問題。否則，就會出現亂用規律的現象，導致錯誤的結論。

2. 學生形成物理規律的結構。每一物理規律與某些物理概念和其他物理規律之間存在相互聯系的、不可分割的關系。教學中要使學生搞清這種聯系和關系，形成物理規律的結構，從而在整體上把握物理規律。

3. 加強運用物理規律解決實際問題的訓練和指導。學習物理規律的目的就在于能夠運用物理規律解決實際問題，同時，通過運用，還能檢驗學生對物理規律的掌握情況，加深對物理規律的理解。在規律教學中，教師要選擇恰當的物理問題，有計劃、有目標、由簡到繁、循序漸進地進行訓練，使學生逐步掌握運用物理規律解決實際問題的思維過程、思維策略和思維方法，從而發展學生的分析問題能力、解決問題能力、思維能力以及運用數學知識解決物理問題的能力等。

最后，由于物理規律的復雜性，必須注意規律教學的階段性，物理規律的教學，大體上也可分為領會、運用、完善、擴展四個階段。領會階段側重了解建立物理規律的事實依據和思維方法、理解物理規律的內容、含義以及公式中各物理量的單位、成立條件和適用范圍等。運用階段側重強化所研究的過程與對應物理規律中的因果關系，熟練掌握規律的直接應用。完善階段需讓學生理解規律的全部內涵及規律的具體外延。擴展階段是對規律應用的深化和活化，側重于綜合應用及對所研究的過程的分析，在這一階段，可指出規律的地位和作用，了解規律的自洽性與精確性的具體表現等。注意到如上幾個方面，將會比較有效地克服學生學習物理規律的障礙，有效地指導學生掌握物理規律，同時有效地培養學生的各方面能力。endprint