淺談高中物理教學過程中如何提升學生抽象思維能力

摘要：由于物理學科本身具有復(fù)雜的公式、廣泛的知識面，以及抽象的概念和理論等特點，使得學生的思維能力在學習過程中面臨嚴峻的考驗。教師在開展物理教學中，尤其是高三階段不僅要進行新課的教學，還要指導(dǎo)學生進行有效的復(fù)習，這就需要教師制定合理的教學策略，幫助學生在整個高三物理學習中不斷提升抽象思維能力，養(yǎng)成良好的物理學習和解題的習慣。文章主要從知識點教學、習題教學及物理實驗課程教學三個方面闡述了如何提升學生抽象思維能力。

關(guān)鍵詞：高中物理;抽象思維能力;習題教學;實驗教學

一、 在知識點教學中培養(yǎng)學生抽象思維能力

物理知識教學中，很多的知識點之間有一定的科學辯證關(guān)系。在教學中，教師應(yīng)積極引導(dǎo)學生明確知識點之間的科學辯證關(guān)系。所有事物均具有對立統(tǒng)一性的特點，如自然界中的萬物、社會、思想領(lǐng)域等方面。物理學同樣具有這一特點，物理學科所研究的對象均存在對立統(tǒng)一的關(guān)系。因此，在教學實踐中教師應(yīng)當積極引導(dǎo)學生從中既要發(fā)現(xiàn)正確的且主要的一面，又要發(fā)現(xiàn)否定且次要的一面。這樣能防止學生的思維過于機械化、直觀化，促進其能深入研究和挖掘物理內(nèi)涵，在學習探究過程中養(yǎng)成全面聯(lián)系和靈活運用觀點研究問題的習慣，以培養(yǎng)學生綜合分析物理抽象概念的能力，以便更深入透徹地認識和發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)。如在講解“光的波粒二象性”時，首先教師要引導(dǎo)學生回顧之前已經(jīng)學習的“光的本性認識”這一知識點。對于光的本性認知，學生知道17世紀對光的本性認知過程形成了兩種對立學說：光的波動說及微粒說。隨后在20世紀初，愛因斯坦提出光的量子說，康普頓證明了光的粒子性，讓人們逐步對光的本性進行了全面認知。在這一基礎(chǔ)上，學生再學習光的波粒二象性就容易得多，所以該課程的教學指導(dǎo)思路可以設(shè)計為：從光的波動說導(dǎo)入，到光的微粒說、光的量子說、光的粒子說，最后到光的波粒二象性。教師在物理教學實踐中，要為學生對此種物理知識點之間的科學辯證關(guān)系進行闡釋，以促進學生抽象思維向深度和廣度發(fā)展，通過引導(dǎo)學生明確事物之間的科學辯證關(guān)系，對提高學生的抽象思維能力具有重要的指引作用。

二、 在習題教學中培養(yǎng)學生抽象思維能力

物理知識源自生活，生活離不開物理知識。學生的日常生活中會看到很多物理現(xiàn)象、過程，這些均可以通過物理規(guī)律進行解釋，這就需要學生掌握物理分析問題、解決問題的能力，從而讓學生將物理與生活建立有效聯(lián)系，更好地促進物理知識融入學生生活實踐中，以此鍛煉和培養(yǎng)學生的抽象思維。高三物理學習過程中需要進行大量的習題練習，這些習題是將物理知識進行了綜合性的應(yīng)用，且往往與現(xiàn)實中的生產(chǎn)、生活和工作有重要聯(lián)系，通過解決這些綜合性習題使學生的物理思維和抽象思維得到很好的鍛煉。而學生需要在理解題目的概念、信息和條件基礎(chǔ)上，才能正確解題。

首先通過指導(dǎo)學生進行審題分析，培養(yǎng)其抽象思維能力。審題分析是要讓習題變得豐富起來，這樣幫助學生在腦海中構(gòu)建物理現(xiàn)象、過程的影像，再把物理現(xiàn)象和過程抽象為相關(guān)的物理因素，從而構(gòu)建物理模型，分析習題的已知量和未知量的物理關(guān)系，進而為解題提供重要的條件保障。其次引導(dǎo)學生通過審題理解題意、相關(guān)的概念和給定條件，再運用聯(lián)想分析能力，把一些復(fù)雜題目轉(zhuǎn)化為一般題目。以習題為例。

（全國高考物理試題）慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計，加速度計的構(gòu)造原理的示意圖如圖1所示。沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連;兩彈簧的另一端與固定端相連，滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度，滑塊上有指針，可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo)。設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運動，指針向左偏離0滑桿滑塊點的距離為x，則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度（）

A. 方向向左，大小為k/xm

B. 方向向左，大小為2k/xm

C. 方向向右，大小為k/xm

D. 方向向右，大小為2k/xm

通過審題讓學生思考：若以導(dǎo)彈為研究對象，分析彈簧受力情況為圖2，則其合力為F=ma=2k/x，a=2k/xm，所求的加速度方向與合外力的方向一致，故選D。

其次在解題過程中培養(yǎng)學生的抽象思維能力。在物理習題中很多題目可能有多種解法，如動力學綜合問題中可以運用運動學、牛頓定律、功能關(guān)系等進行求解，采用的方法可以是公式法或圖像法等。如題：“木塊受水平力F的作用，在水平面上從靜止開始進行運動，前進s后撤去F，木塊又沿原方向前進3s停止，則摩擦力f為多大？”在解決這一問題時，讓學生運用抽象思維采用兩種方法解題：

解法1：先對物體受力進行分析，在腦海中抽象出圖像（圖3），左圖木塊在運動過程中可得到：F-f=ma1、FN=mg、f=U·FN。而右圖木塊運動過程中得到：f=ma2、FN=mg、f=U·FN、a1t1=a2t2、x=1/2a1t21、3x=1/2a2t21，最終綜合上述所有內(nèi)容得到f=F/4。

解法2：通過對物體受力分析，整個過程使用動能定理從而得到W=WF+Wf=0-0，F(xiàn)X-f（x+3x）=0，所以最終得到了f=F/4的結(jié)果。這樣學生通過對不同解題方式的思考有效鍛煉了抽象思維能力。

如題目：在水平傳送帶的A端靜止狀態(tài)下放置一木塊，其被傳送帶帶動運動至B端，已知傳送帶運動的整個過程保持恒定速度v=5m/s，物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)為μ=0.5，該傳送帶長為7.5米，求：木塊從A運動至B需要的時間？（取g=10m/s2）。

在解題時，學生首先抽象分析木塊剛放在傳送帶到木塊達到傳送帶速度前的受力，得到f=μFN=μmg=ma、a=μg=5m/s2、t1=v/a=5/5=1s、x1=v/2·t1=5/2×1m=2.5m。而當木塊達到傳送帶的速度以后方能實現(xiàn)勻速的移動直至到達B，此時x2=l-x1=5m、t2=x2/a=5/5=1s，因此得到木塊從A至B所需時間為：t=t1+t2=2s。

基于此題目對其進行變式的抽象分析：

變式1：若木塊以對地速度變v0=5m/s滑向傳送帶，那么木塊相對傳送帶并未運動，木塊與傳送帶也未有摩擦力，因此木塊做勻速運動，則其運動時間為：t=l/v0=7.5/5s=1.5s。

變式2：若木塊以v0=3m/s速度滑向傳送帶，因v0<v，木塊先勻加速運動后變?yōu)閯蛩龠\動，則木塊勻加速運動時間為t1=（v-v0）/a=0.4s，其在做勻加速運動的位移則是：x1=v0t+1/2at21=1.6m，而木塊做勻速運動的時間t2=l-x1v=1.18s，最終求得木塊從A至B的時間為t=t1+t2=0.4+1.18=1.58s。

通過對變式的分析，不僅幫助學生更好地認識和解決傳送帶類的相關(guān)問題，且通過教師在日常教學中重視對習題教學的研究與綜合運用，促進學生將物理問題進行拓展延伸，同時為學生不斷進行抽象思維鍛煉創(chuàng)造機會，更好地促進學生抽象思維能力的運用和發(fā)揮。

三、 在物理實驗課程中培養(yǎng)學生抽象思維

第一，要指導(dǎo)學生通過觀察實驗過程，把具體的實驗現(xiàn)象逐步理解為抽象的物理原理。一般常見的觀察類型有參與觀察與非參與觀察、結(jié)構(gòu)式觀察與無結(jié)構(gòu)式觀察、間接觀察與直接觀察。而在物理學科中的實驗就屬于其中的參與觀察、直接觀察和結(jié)構(gòu)式觀察。在這個過程中需要學生的思維能夠?qū)ν活愂挛锏奶匦耘c事物之間的規(guī)律性產(chǎn)生一定的反應(yīng)，從而形成一種思想的高級認知。觀察物理實驗過程，體現(xiàn)的是學生思維和智力的綜合活動。因此，通過觀察實驗不僅能有效激發(fā)學生的學習興趣，且在實驗觀察中使學生能夠明確實驗?zāi)康模憻挸橄笏季S。最終還要將觀察的結(jié)果落實到總結(jié)上，總結(jié)的方式也各有不同，如口頭總結(jié)、書面總結(jié)、文字與圖表結(jié)合總結(jié)等。總結(jié)過程也能夠有效鍛煉學生的口頭表述、思維邏輯能力。如在解決力的平行四邊形定則問題時，將一彈簧測力計A固定懸掛點P，并用細繩在其下端掛上有一定重量的工件M，使用彈簧測力計B將其一端與懸掛M的線系于點O，用手拉彈簧測力計B的另一端，讓點O靜止在某一位置，隨即對兩個彈簧測力計、豎直木板上O點位置、拉線方向進行記錄。請選出以下非必要的實驗要求（）

A. 木板平面與拉線方向應(yīng)平行

B. 調(diào)整拉力重新進行實驗，每次實驗都要確保O點處于同一位置

C. 在使用彈簧測力計前應(yīng)對其進行校零

D. 要測量工件M所受的重力

在解決這一問題時，教師要引導(dǎo)學生必須牢記合力與兩個分力的大小及方向與結(jié)點O的位置是沒有關(guān)系的，因此B為錯誤答案。工件M的重力即為合力，因此D正確。使用彈簧測力計前必須要調(diào)整為0才能確保測量的準確性，故C正確。木板必須與拉線保持平行才能確保力作用在木板平面內(nèi)。故A正確。

第二，鼓勵學生改進實驗，在實驗創(chuàng)新中進一步完善抽象思維。實際上，在實驗教學中需要教師為學生多講解一些思維方法，創(chuàng)設(shè)高效的實驗場景更有助于學生積極參與和思考，促進抽象思維的發(fā)揮，以起到事半功倍的效果。對實驗的改進可以通過比較研究法、列舉實驗缺點和實驗需求點來改進實驗。如列舉實驗缺點可以讓學生通過對實驗進行分析從而挖掘?qū)嶒炄毕荩瑢⑵湟灰涣信e出來，進而為提出實驗改進方案，或創(chuàng)設(shè)實驗提供有效參考。

四、 結(jié)語

綜上所述，高中物理教學不僅本身的實踐性比較強，且理論知識的抽象性也比較強。為了讓學生更好地理解和學習物理的抽象性知識，就需要教師在教學中重視培養(yǎng)學生的物理抽象思維能力。通過引導(dǎo)學生在新舊知識點之間明確科學的辯證關(guān)系，在解決物理習題中通過審題和解題過程及物理實驗教學中培養(yǎng)學生的抽象思維能力，不僅有效提升了課堂教學效率，而且?guī)椭鷮W生在學習與復(fù)習過程中不斷實現(xiàn)抽象思維的提升，對緩解學生的學習壓力、促進其更好地理解和深入探究物理知識具有積極的作用和意義。當然，在具體的實踐中還需要教師不斷地總結(jié)經(jīng)驗，優(yōu)化教學方法，為進一步完善和優(yōu)化學生的抽象思維能力不斷做出努力。

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作者簡介：

孫濤，福建省南平市，福建省光澤縣第二中學。