淺談初中物理教學中學生 邏輯思維與創新思維能力的培養

徐學林

摘 要：初中物理教學要“以提高全體學生科學素養為目標”，而科學素養的培養，重在邏輯思維能力和創新思維能力的培養。在核心素養的新背景下，在初中物理教學中如何培養學生的邏輯思維能力和創新思維能力呢？筆者結合自身多年的教學實踐經驗，從教材處理、學生實驗的拓展以及習題的設計篩選等方面，淺談構建“梯次分組，培優補差”的新型小組，以培養學生的邏輯思維與創新思維能力。

關鍵詞：初中物理;邏輯思維;創新思維;能力

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 收稿日期：2019-07-02 文章編號：1674-120X（2019）34-0094-02

在核心素養的新背景下，培養學生的邏輯思維能力和創新思維能力顯得尤其重要。初中物理教學要有意識地培養和訓練學生這兩種思維，從而進一步提高學生的學習、科技創新能力，為其終身學習奠定基石。

一、突破教材方框，多角度培養與提升學生的創新思維能力

“我們教學的方式和手段一定要根據培養創新思維的目標來進行思考。”[1]教學中最忌諱照本宣科、墨守成規，這樣會束縛學生的思維和創新思維能力。物理課堂要突破教材方框，鼓勵學生大膽想象，多方思考，充分交流討論，進行思維碰撞，應用分析、綜合、推理等邏輯思維方法得出結論。因此，筆者嘗試構建“梯次分組，培優補差”的新型小組，以在合作探究活動中多角度培養與提升學生的創新思維能力。

比如物體密度測定，按照教材就是ρ= ，用天平測出物體的質量，用量筒測出物體的體積，再用公式計算得出物體的密度，實際教學中不妨引導學生將公式進一步拓展，即ρ= = = ρ水，按照這個拓展公式，顯然只要測出物體的重力和物體在水中所受的浮力（物體完全浸沒），就可以快速測出物體的密度。用這個方法測定密度大于水的物體（石頭、鐵塊等）比較容易，但若物體的密度小于水物體（例如木塊無法完全浸沒），又該怎樣測定它的密度呢？教師可以將此類問題拋給學生，讓學生積極思考，巧妙設計來解決遇到的問題，而不是在等待教師給予的答案。經過一番思考和小組的討論分析，學生給出了三種切實可行的測定方法：

方法一：①用刻度尺測出木塊的總長度為l; ②讓木塊漂浮在水中，用刻度尺測出木塊露出水面的長度為l露;③則木塊密度為ρ= ρ水。

評估：簡便、快速，只適合規則的木塊，不適合不規則的木塊。

方法二：①用彈簧測力計測出木塊的重為G;②如圖燒杯底部固定一個小定滑輪，按圖中方法木塊完全浸沒在水中，讀出彈簧測力計示數為F;③則木塊密度為ρ= ρ水。

評估：設計巧妙，但實際操作較為煩瑣。

方法三：①用彈簧測力計測出木塊的重為G;②用彈簧測力計吊著石塊并浸沒在水中讀出其示數為F1;③用細線將木塊石塊綁在一起，再用彈簧測力計吊著石塊木塊浸沒在水中讀出其示數為F2;④則木塊密度為ρ= ρ水。

評估：簡便，適合野外操作。

學生通過小組合作探究學習，在對多個方法的對比過程中，多角度尋求最佳方法。這樣，物理教學幫助學生樹立了創新思維意識，拓展思維空間，多角度培養與提升了學生的創新思維能力。

二、多給學生動手實踐機會，培養學生的實驗操作能力

“物理課程應注意讓學生經歷實驗探究過程，學習科學知識和科學探究方法，提高分析問題和解決問題的能力?！?[2]實驗教學是提高學生科學素養的最重要途徑之一。因此，教師要多給學生一些動手實踐機會，培養學生的實驗操作能力。在動手實驗中，學生的邏輯思維和創新思維能力也得到了培養與提升。

比如，物體在水中懸浮，理論上來說很簡單，只要物體完全浸沒在水中時，物體受到的浮力等于物體的重力，則物體可以在水中任意位置懸浮。但讓學生自己回家動手親自做一下“讓雞蛋懸浮在鹽水中”這個小實驗，學生發現難度很大，多加一點點鹽，雞蛋馬上漂浮起來，多滴一點水雞蛋馬上就沉底，好不容易使雞蛋懸浮，過了一會兒雞蛋要么沉下去要么又飄浮起來（外界氣溫的變化、水分的增發都會導致鹽水的密度發生微小的變化）。

再如在物體浮沉判斷的教學中，教師讓學生動手做實驗：先讓一些物體浸沒在水中，有些物體會漂浮、有些物體會下沉。再讓學生分組實驗，要求他們利用實驗室或生活中的器材想辦法使沉下去的物體浮起來，使浮起來的物體沉下去，方法想好后，用實驗檢驗一下。最終再在實踐的基礎上分析物體上浮和下沉的原因。這樣的教學效果遠比直接告訴學生“物體上浮是因為物體受到的浮力大于物體的重力，物體下沉是因為物體受到的浮力小于重力”的效果更好。筆者還讓學生以小組形式探究“潛水艇在水中的浮沉”與“魚兒在水中的浮沉”的方法區別，并讓學生以小組為單位動手做一下潛水艇的模型、魚兒模型，再次進行實踐檢驗，這進一步提高了學生的動手能力。

三、設計和精選課后習題，培養發散、逆向等邏輯思維能力

初中物理教師要精心設計培養學生邏輯思維的試題，精挑細選，培養學生獨立思考、善于物理建模，以及用邏輯思維能力解決問題的能力。

例如，2019年福建省物理中考卷選擇題16題：如電路圖，電源電壓恒定，R1=12Ω，R2=6Ω，R3為定值電阻，閉合開關S1，單刀雙擲開關S2接a時，電流表的示數為0.6A，接b時電流表的示數可能為（）

A .0.3AB.0.6AC.0.9AD.1.2A

解析：此題單刀雙擲開關S2接a時再改接b后，電路的總電阻變小，而電源電壓不變，因此根據歐姆定律可知，電路中的電流表示數變大（選項A、B排除，），假如學生有刷題的經驗，這種題基本上是用電源電壓相等進行列方程解答，但是由于R3的電阻值（或者與R1和R2關系）不知。因此，列方程是解不出來的，好多學生只能是猜C或D中的一個。但是只要學生懂得變通，將C和D電流值代入，再來列方程求解，這樣解得R3=6Ω（C選項），R3=0Ω（D選項），就可得到正確選項C（R3為定值電阻，阻值不等于0）。這道題如果采用逆向思維，即假設R3=0Ω，這樣快速解得單刀雙擲開關S2接a時再改接b后電流值為1.2A，再反過來推翻這個假設（R3為定值電阻，阻值不等于0），即可快速得到正確答案。

評估：此題亮點在于鍛煉學生的逆向思維能力。學生通過解答該題，可以解決日常生活中很多問題。如炮彈發射時落地點的預測，可以先假設不存在空氣阻力，炮彈將怎樣運動，再根據這個運動軌跡進行修正和調整（現實空氣中是存在空氣組里的）。又如2019年福建省物理中考卷選擇題15題：踢毽子上升和下落都經過同一位置時，毽子上升時的動能大于下落時的動能也是采用這種思維方式（不考慮空氣阻力，毽子上升時的動能等于下落時的動能），但現實存在空氣阻力要損耗毽子一部分動能。

還有一些題目就要求學生建立物理模型，養成在解決物理問題時，能將過程細化、建模的好習慣。

例：將一底面積為0.01m2的長方體木塊用細線拴在個空容器的底部，然后向容器中緩慢加水直到木塊上表面與液面相平，如圖甲所示，在此整個過程中，木塊底部受到水的壓強隨容器中水的深度的變化如圖乙所示，則木塊所受到的最大浮力為N，木塊重力為N，細線對木塊的最大拉力為N。（g取10N/kg）

解析：要解答這一題目，學生首先要結合圖形對木塊從靜止到上浮直至漂浮，最后繩子剛好繃緊的物理過程進行建模，顯然從圖像當中可將水深度分為0～9cm，9～16cm，16～22cm三段過程。9cm時木塊受到的浮力恰好等于重力;9～16cm時，木塊就是漂浮在水面上，木塊浸入水的深度仍然是9cm，但繩子沒有繃緊不提供拉力;16～22cm時，繩子繃得越來越緊，此時木塊的重力與繩子的拉力（拉力為變力且越來越大）之和等于木塊受到的浮力（浮力也是變力，浮力越來越大并且大于重力）。通過上面的物理模型建構，結合圖像等相關數據來解題，得到答案為：15;9;6。

評估：此題的亮點在于考查學生建模的能力，這道題目如果不能正確建構物理模型，就可能出現以下錯誤數據：繩子的長度為9cm，物體的高度為13cm、6cm 等。建模是科技創新的一個重要組成部分，如2013年12月14日我國“嫦娥三號”月球探測器平穩降落在月球虹灣，我國成為世界航天史上唯一在月球上一次性成功著陸的國家，著陸過程分為三個階段。要實現月球探測器平穩的降落，就需要科學家根據實際情況，將探測器降落分成三個階段進行建模，而不是隨便地直接讓探測器降落。物理的建模過程也是學生思維能力與創新能力的培養過程。

總之，初中階段既是學生長身體的時期，又是學生基礎知識儲備積累、學習能力的養成時期。同時，這一階段又是學生邏輯思維、創新思維萌芽提高的關鍵時期，這一階段教師的引領、教學風格對學生的邏輯、創新思維起到潛移默化的作用。這一階段學生學習習慣的養成、思維能力發展既為高中學習打下堅實的基礎，也為自身的學習成長及未來的社會活動做好儲備。

參考文獻：

[1]李學潛，劉松芬.物理學中的邏輯思維，開放思維和創新思維[J].大學物理，2008，27（1）：20-23.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012.