以物理思想為導向的教學實踐

欒星

物理思想的形成是一個從個體思想到共同體思想深化的過程，它對于個體學習具有重要的指導意義。高中物理教學實踐只有堅持物理思想為導向，才能引領學生借助物理思想不斷向物理課程的更深處推進，掌握物理學習的一般方法，并形成具有個性化特色的物理思想，實現物理思想與自我的有機融合。

一、物理思想基本內涵與價值

物理思想是物理學家群體物理實踐的思想結晶，在長期的物理實踐中形成了以下基本的思想：對稱思想。這一思想是指圖形或者物體符合相應的變換條件，它們的相同部分呈現出有規律、重復性的現象;守恒思想，它是指物體的知覺特征發生變化，但它的量保持恒定不變，體現出事物最本質的屬性;可逆思想;它指物質經歷一個過程從一種狀態達到另一種狀態，假設存在另一種過程，物質能夠實現原系統和環境的全復原，這一過程我們稱之為可逆過程，是一種具有開拓性的物理思想;假說思想，它以觀察和實驗為基礎，以物理事實與原理為依據，調動思維對未知領域的現象進行假定性闡釋。此外，還包括比較、轉化、相干、量子化、相對性等思想。

堅持物理思想為導向，將有助于啟迪學生物理學習思維，學生在前人物理學習成果幫助下，獲得物理學習的借鑒，并提升物理思維的高度;此外，它將促進學生物理自主建構能力發展，“物理思想將引領學生從表象層面獲得的感性認識上升到理性認識，透視物理本質，從而使學生具備自主建構的能力。”[1]

二、以物理思想為導向的教學實踐

物理思想具有豐富性，在物理教學中如何堅持物理思想為導向，需要我們根據物理教學實踐靈活選擇，從而使物理思想更好地指導物理教學實踐。本文以“自由落體運動”為例，簡要闡述以物理思想為導向的教學實踐。

1、運用物理思想，化抽象為具體

物理作為一門探索物質本質與客觀規律的學科，具有很強的抽象性，這就加大了教師教學與學生學習的難度。傳統教學模式下，灌輸式教學方法難以收到預期的效果，如果我們能夠巧妙地利用物理思想，例如借助轉換思想，就能夠引導學生將一個問題轉換為另一個問題，發揮學生形象思維優勢，化抽象為具體，并從形象上升到抽象[3]。

自由落體運動概念的引入，如果我們直接引入這一概念，學生對自由落體運動的理解必然是膚淺的，不能形成深刻的理解。我們可以借助生活中的現象進行巧妙的轉換，讓抽象的概念滲透在具體的現象中。

自由落體運動教學時，我們可以先引導學生從研究掛在細線下靜止不動的小球入手，剖析懸掛的小球受到哪些力的作用，再假設把細線剪斷小球在落下的過程中受到哪些力的作用，運動方向如何。在教學過程中，有機地結合演示實驗，引導學生進行細致的觀察，從而引出自由落體運動的概念。

物理思想的運用，有效地將抽象的概念轉化為直觀的現象，并與學生已知的物理知識有機結合起來，降低學生學習難度，也強化學生對物理思想的感性認識，促進學生物理思想的形成。

2、運用物理思想，化單一為群集

物理學科以客觀物質為研究對象，客觀物質是多種多樣的，具有豐富性。不僅如此，客觀物質之間不是孤立的，而是存在千絲萬縷的關系。這就決定了物理學科各個知識點之間關聯性。傳統教學模式下，教師教學視野狹隘，往往圍繞教材知識點展開教學，缺乏比較思想。我們可以運用物理思想，化單一化教學思想為群集，在比較中引領學生透過表象，深刻地把握事物本質[4]。

在研究自由落體物質下落速度快慢這方面教學內容時，為了強化學生對這一物理現象的認識，我們可以運用比較物理思想，讓學生透過比較獲得鮮明的認識：

實驗一：演示空氣狀態下鐵球和羽毛落體運動。選擇質量不同的鐵球與羽毛各一個，將兩者從同樣的高度落下，觀察兩者落下的現象，寫出你的發現。

實驗二：牛頓管實驗。自主開展實驗，將上面實驗中的羽毛和鐵球分別在空氣較稀少、極稀少的空間自由下落，觀察實驗現象，寫出你的發現。

本環節教學設計，先借助實驗一造成學生認識上的錯覺，再借助實驗一、實驗二的比較，讓學生的思維形成困惑，遭遇挫折，從而使學生在豐富的群集中漸入物理本質，發現多樣化表象背后潛藏的本質，提升學生物理思維高度。

3、運用物理思想，化未知為已知

“物理科學的發展是從已知不斷向未知世界發展的過程，未知世界的探索往往建立在既有的知識基礎上。”[2]這就需要我們在物理教學中合理地運用物理思想，借助已知的知識進行假想，從而化未知為已知。需要注意的是假想不是亂想、胡想，而是建立在物理事實與物理原理基礎上，否則物理思想的運用就難以得到預期的效果。

研究自由落體物質下落速度快慢在實驗之前，我們可以引導學生對實驗結果進行假想，學生往往提出兩種假想結果：重的物體下落快、重的物體不一定下落快。帶著假想，讓學生觀察實驗，并自主開展實驗驗證假想，在假想的基礎上，再引導學生開展辯論。

學生根據實驗現象，并調動知識積累與儲備開展辯論活動，從而在辯論活動中促進學生調動重力知識、空氣阻力知識等，對未知的知識進行探索，從而對未知世界獲得新的認識。在這一學習過程中，物理思想幫助學生建構起未知世界與已知世界的橋梁，不僅降低了教學難度，也促進學生物理思想的形成與發展。

4、運用物理思想，化復雜為簡單

客觀世界是一個有機的整體，這個整體又是由各個相對獨立又關系密切的部分組成。這就需要我們運用物理思想，化復雜為簡單，將物理知識、性質、原理過程呈現出來，從而強化學生物理學習體驗，使學生在簡單化過程中逐步走進物理世界，并把握事物的本質，降低教與學的難度。

牛頓管實驗，我們在設計時可以運用物理控制變量思想，設計階梯式實驗，將復雜的現象簡單化。為了幫助學生從勻變速直線運動規律推導出自由落體運動規律，實驗分為四個子實驗：分別在空氣、空氣較濃、空氣稀薄、真空四種狀態下引導學生展開實驗，通過四個實驗引導學生進行細致的觀察，并記錄下實驗結果，讓學生通過一個個簡單的實驗親歷自由落體運動規律建構過程。

這樣的設計，由于化繁為簡，引領學生一步步親歷規律形成的過程，學生獲得的知識將更加深刻，建構的過程又很好地促進學生自主建構能力發展與物理思想形成。

5、融合物理思想，化僵化為靈活

物理思想的內涵是豐富的，在物理教學實踐中，不少教師能夠嘗試運用物理思想，并建立起約定俗成的范式，將物理思想隔離開來。這種教學現象導致了物理思想運用的僵化，缺乏靈活性。物理教師在運用物理思想時，要進一步拓展教學理念，從經驗主義思想中轉變出來，確立融合思想，在教學實踐中基于物理思想之間的密切關系，巧妙地將多種物理思想融合起來，做到因知識點、因地、因人制宜，靈活地運用物理思想。

自由落體運動教學，綜合運用了轉化思想、比較思想、假想思想、控制變量思想等， 較好地達成物理教學目標，并促進學生物理思想發展。

總之，高中物理教學中，教師要深入研究教材，根據學情特點與物理教學內容，堅持物理思想導向[5]，讓物理教學形象起來，聯系起來，熟悉起來，簡單起來，靈活起來，奠定學生物理思維之基。