對物理教學中邏輯推理活動的探討

趙利

摘 要 目前高考改革下許多學生不選考物理，畏懼物理。在實際教學中發現，選學物理的學生對教材中邏輯過程的理解往往只停留在物理現象的表面，不能理解本質，套用教師總結的規律性結論，甚至出現死記公式和定律等現象。教師只重視理論傳授，忽略了學生對問題的思考過程。這些現象的存在，使學生對物理知識的理解產生了極大的阻礙。而將抽象的邏輯推理與學生的實踐相結合，把復雜的邏輯活動類比為學生所熟悉的知識，可使學生更易理解。關鍵詞 抽象；類比；有效性中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）10-0225-01 高中生畏懼物理主要是由于物理學科過于抽象化，學生的思維意識很難想像和理解這些知識，導致學生在學習中遇到了諸多難題。因此，針對這種問題的解決方法，教師可以將抽象的物理知識與生活結合，實現抽象知識的具體化。一、教材中“太陽與行星間的引力”費曼將萬有引力定律稱為“人類心智做出的最深遠的推廣之一”，其原因是牛頓僅僅憑借著自己的邏輯思考，就得出隱藏在宇宙深處簡潔優美的原理。牛頓本人也十分重視邏輯的力量，他雖然在《自然哲學之數學原理》中以定律的形式直接給出了力學三定律，但沒有同樣直接地給出萬有引力定律，因為他認為萬有引力的大小、方向等規律必須是邏輯推導的結果而不是直接引入的。為了讓中學生體會邏輯推理的力量，人教版高中《物理》必修2第六章的前三節內容，就是按照邏輯順序呈現了發現萬有引力定律的科學過程。其中第二節講述了太陽與行星之間是相互吸引的，以及引力的大小。這節課的一個教學重點是能使學生形成、體會聯系已有知識和結果的推理邏輯，但由于本節內容在推導引力正比于太陽質量這一環節上存在些許邏輯上的不完善，以致學生在推理過程中產生困惑。教材的邏輯順序大致分為三個步驟：（1）由向心力和開普勒第三定律推導出太陽對行星的引力F與行星的質量m成正比，與兩者距離r的平方成反比；（2）教材作如下說明：“太陽對行星的引力，行星是受力星體，因而可以說，上述引力是與受力行星的質量成正比的”；接著教材這樣推理：“根據牛頓第三定律。就行星對太陽的引力F′來說，太陽是受力星體。因此F′的大小應該與太陽的質量M成正比，與行星、太陽的距離的平方成反比；（3）總結得出：由于 ，而F=F′，所以說，太陽與行星間的引力 。仔細體會教材的推理過程，存在一個很明顯的邏輯缺陷：根據牛頓第三定律，只能說明太陽與行星之間的相互作用力相等，但不能由 簡單地結合一個“受力星體”的概念令人信服地推導出 。在教材的邏輯基礎上稍作調整如下：（1）由向心力和開普勒第三定律推導出太陽對行星的引力F與行星質量m成正比，與兩者距離r的平方成反比 ；（2）根據牛頓第三定律。行星對太陽的引力F=F′，所以F′與行星自身的質量m也成正比，與兩者之間距離r平方成反比 ；（3）類比行星對太陽的引力F′和太陽對行星的引力F應遵循相同的規律，則太陽對行星的引力F，也兩者距離r平方成反比，與太陽自身的質量M成正比 ；（4）綜上，太陽與行星之間的引力大小都與太陽的質量M、行星的質量m成正比，都與兩者距離r的平方成反比，即 。這種邏輯思路和教材主要的區別是：教材是從行星對太陽的引力F′來說明引力是與太陽的質量M成正比的，而完善對策是從太陽對行星的引力F來說明引力是與太陽的質量M成正比的。教學實踐證明，后一種邏輯思路更容易被學生理解和接受。二、在課堂中設置生動的生活情景作為中學物理教師，應當從日常生活中發現物理知識的源頭，找到與學生相貼近、適合學生學習的物理實例，這樣更容易讓學生理解。學生在學習物理時發現老師運用的是自己在日常生活中體驗過的，很容易就能找到其中的規律，并且能夠很快發掘出知識的真諦。例如，在物體下落的快慢與質量關系的探討中，教師可以先向學生創造一個教學情境，播放這兩塊石頭的視頻，讓學生從中體會邏輯過程，并說出來。三、在生活中強化物理邏輯能力訓練學生學習物理理論知識的主要作用是為了能將其與實踐結合，并可以解決生活中與物理知識相關的問題。例如，在校內教師可以組織學生進行物理科普知識辯論會，參加的學生需要大量收集與物理課程有關的知識，并且運用到實踐中。搜集資料不僅能使學生豐富物理課程的知識面。而且在面對同一個問題時，將會發現其他同學的不同想法，從而使學生的思維方式得到了拓寬，邏輯推理能力得到鍛煉。更主要的是學生在參與辯論會的整個過程中都是自己思考，自己準備，整個過程使學生的動手動腦能力得到了提高。另外，教師還可以將所授課程與課后實踐相結合。例如，在學習完恒定電流后，可以給學生布置與實踐相關的作業，讓學生課下動手操作。讓學生在自己設計的實驗中發現問題，應用已學知識通過自己的思考，合理推理來解決問題。這樣不僅能讓學生更加明確電路的原理，充分激發自主學習的能力，而且在制作過程中提高了自身的動手動腦能力，使學生的邏輯能力得到了增強。雖然教材是教師進行教學的重要依據，但教師不能簡單地、照本宣科地使用教材，而應鉆研教材，勤于思考，對教材進行再加工，并在這樣的工作中獲得樂趣。另外，教師應該閱讀一些物理典籍，從中汲取營養從而提高教學水平。參考文獻：[1][美]R.P.費曼，秦克誠譯.費曼講物理入門[M].長沙：湖南科學技術出版社，2004.