善加引導(dǎo) 關(guān)注學(xué)生推理思維的培養(yǎng)

摘 要：

科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成之一，這也是初中物理教學(xué)必須著力培養(yǎng)的地方.本文從初中生的思維發(fā)展特點(diǎn)出發(fā)，以“歐姆定律的應(yīng)用”的教學(xué)為例，探討了在初中物理課堂上如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效地推理，從而促進(jìn)學(xué)生對物理知識的理解，發(fā)展他們的推理思維.

關(guān)鍵詞：初中物理;推理思維;問題分析

中圖分類號：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2022）05-0091-03

收稿日期：2021-11-15

作者簡介：黃艷（1982.3-），女，本科，中小學(xué)一級教師，從事初中物理教學(xué)研究.

一直以來，很多學(xué)生對初中物理有這樣的誤解：只要記住一些概念和公式，在問題分析時直接套用相關(guān)結(jié)論就能解決相關(guān)問題.誠然，物理學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要理解并記住一些基本的規(guī)律和概念，但同時更需要展開舉一反三的思考，在物理處理中充分利用推理思維，經(jīng)過抽絲剝繭般的分析達(dá)成對問題的解決，這一過程中學(xué)生的推理思維也將獲得提升和發(fā)展.下面，筆者以“歐姆定律的應(yīng)用”為例，探討一下初中生推理思維的培養(yǎng).

1 理解規(guī)律是有效推理的基礎(chǔ)

物理研究過程中的推理并不僅僅只是數(shù)理邏輯層面的推理，所有的思維過程都應(yīng)該立足于物理事實(shí)，因此深度而有效地把握物理規(guī)律是有效推理的基礎(chǔ).因此，在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理時必須要深度理解物理規(guī)律的形成過程，并明確規(guī)律的實(shí)質(zhì)所在，切不可機(jī)械套用，否則就會犯很多錯誤.

以歐姆定律為例，它源于對電流影響的各項(xiàng)因素之間關(guān)系的研究，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要采用控制變量的方法確認(rèn)這一事實(shí)：當(dāng)電阻一定時，電流與電壓成正比;當(dāng)電壓一定時，電流與電阻成反比，進(jìn)而有表達(dá)式：I=UR，這個表達(dá)式也可以稱作電流的定義式，它反映為電流受其他因素影響的特點(diǎn).在教學(xué)中，我們也會引導(dǎo)學(xué)生對表達(dá)式進(jìn)行變形，有對電阻的表達(dá)式：R=UI，也有對電壓的表達(dá)式：U=IR.這其實(shí)也正是推理思維的運(yùn)用，但學(xué)生需要理解這其中的邏輯關(guān)系，即如果是結(jié)合電壓和電阻特點(diǎn)來研究電流的特征，這是一種由因及果的推導(dǎo)，但如果是后面兩個表達(dá)式，則是由果及因的推導(dǎo)，在引導(dǎo)學(xué)生分析時，這一點(diǎn)相當(dāng)重要，尤其是對公式R=UI的理解.在問題處理中，我們可以通過這個表達(dá)式完成對電阻大小的推測，對學(xué)生而言，切不可將這個表達(dá)式理解為：電阻與電壓成正比，與電流成正比.這正是物理學(xué)和數(shù)學(xué)之間的一點(diǎn)差異，從數(shù)學(xué)角度而言，上述表達(dá)是可以的，但從物理角度來講，這就存在一個邏輯關(guān)系的討論，即所謂正比，就應(yīng)該有相關(guān)量之間有著同比例變化的特點(diǎn)，具體來講：針對特定的電路，如果電壓增加為原來的兩倍，是否可以說電阻就變成原來的兩倍;如果電流變?yōu)樵瓉淼膬杀叮欠窨梢哉f電阻就變成為原來的一半呢？上述討論顯然是不成立的.因?yàn)殡娮璨⒎鞘茈妷汉碗娏鬟@兩個物理量制約，所以教師在引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用歐姆定律進(jìn)行推理時，務(wù)必要指引學(xué)生厘清規(guī)律的本質(zhì)，把握相關(guān)物理量之間的關(guān)系特點(diǎn)，這是推理工作有序推進(jìn)的基礎(chǔ).

2 正確建立圖景是有效推理的保障

在很多物理問題的分析中，學(xué)生需要從已知量的特點(diǎn)出發(fā)，正確建立物理圖景，對即將發(fā)生的物理過程進(jìn)行探索，并準(zhǔn)確預(yù)判相關(guān)物理量的特點(diǎn).就歐姆定律的應(yīng)用來講，電路是此類問題的主要載體，學(xué)生在問題處理過程中，要理清電路圖中各個電路元件之間的關(guān)系，具體來講，就是要讓學(xué)生能夠從電路圖的角度著手，明確電路元件是串聯(lián)還是并聯(lián)的關(guān)系，電流表或電壓表所測的對象是什么，這些都是學(xué)生正確推理的基本保障.

例1 在如圖1所示的電路圖中，R1是定值電阻，R是滑動變阻器，閉合開關(guān)后，滑片P由a端滑動到b端時，電壓表示數(shù)會_________，電壓表與電流表示數(shù)的比值_________.（選填：“變大”、“不變”或“變小”）

這個問題需要學(xué)生發(fā)揮推理思維來進(jìn)行處理，正確的推理需要他們能夠先認(rèn)清電路的結(jié)構(gòu)，從電路圖出發(fā)可以先回避電表對電路分析的干擾，即把理想電壓表視為斷路，理想電流表視為短路，在此基礎(chǔ)上可以確認(rèn)圖示結(jié)構(gòu)是一個簡單的串聯(lián)電路，各個電阻和電源、開關(guān)串聯(lián)而成，最后再將電壓表和電流表放進(jìn)去研究，確認(rèn)電流表測定的是整個回路的電流，電壓表在開關(guān)閉合后測定的是電阻R1的分壓.思路確定后回歸問題，滑動變阻器的滑片向右移動，其接入電路的長度變長，電阻變大，根據(jù)歐姆定律，電路中的電流與電阻成反比，因此電流變小，再根據(jù)其推理式：U=IR，就定值電阻R1來講，其電流變小，則分壓變少，電壓表的示數(shù)要變小.至于電壓表和電流表的示數(shù)之比，這顯然是歐姆定律的一項(xiàng)重要應(yīng)用——伏安法測電阻，這個比值正是定值電阻R1的阻值，即比值不變.

在上述分析中，學(xué)生要善于結(jié)合圖形來分析電路結(jié)構(gòu)，從而正確建立物理圖景，并由此展開分析.考慮到初中生抽象思維能力尚在培養(yǎng)之中，為了引導(dǎo)他們合理建立圖景，教師要經(jīng)常性地以圖形的方式來呈現(xiàn)相關(guān)條件，長久下去，學(xué)生不僅會適應(yīng)這樣的一種信息表征方式，他們也會強(qiáng)化相關(guān)技能，在自主分析和探索中也會有意識地畫出圖形，并用圖形來分析問題.

3 獨(dú)立思考是發(fā)展推理思維的支撐

思維獨(dú)立性是非常重要的思維品質(zhì)，不滿從、敢質(zhì)疑也正是物理研究者的基本素質(zhì).在當(dāng)前物理教學(xué)中，我們倡導(dǎo)以探究式教學(xué)來建構(gòu)課堂的原因并不僅僅是因?yàn)榭茖W(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一，更是物理知識形成的可靠途徑，也是推理思維等基本能力發(fā)展的重要平臺.在一些物理課堂上，我們經(jīng)常看到這樣的現(xiàn)象：教師提出問題之后，就急不可待地看著學(xué)生，希望他們給出答案.這種姿態(tài)是嚴(yán)重錯誤的，物理問題的分析需要時間，嚴(yán)謹(jǐn)推理更要學(xué)生能夠沉浸到問題的剖析之中，這才能得到較為深刻的研究結(jié)論，如果問題提出之后，學(xué)生就能快速得到答案，這樣的問題還有提出的價值嗎？因此，在教學(xué)中，教師提出一個有思維力度的問題之后，要將時間交給學(xué)生，讓學(xué)生有充裕的時間進(jìn)行分析和思考，只有通過獨(dú)立思考，學(xué)生才能檢索自己對知識的掌握程度，才能有效把握問題解決的一般思路.

例2 如圖2所示，R1是定值電阻，R2是滑動變阻器，電源電壓保持不變，當(dāng)滑動變阻器R2的滑片P向b滑動時，以下說法正確的是（? ）.

A.電壓表V的示數(shù)不變，電流表A1的示數(shù)變小，A2的示數(shù)變大

B.電壓表V的示數(shù)變小，電流表A1的示數(shù)變大，A2的示數(shù)變小

C.電壓表V的示數(shù)變大，電流表A1的示數(shù)不變，A2的示數(shù)不變

D.電壓表V的示數(shù)不變，電流表A1的示數(shù)變小，A2的示數(shù)不變

在“歐姆定律的應(yīng)用”教學(xué)中，這個例題顯然有較大思維力度，教師在問題提出之后，要給予學(xué)生時間，讓他們圍繞問題展開分析和討論.問題分析的基本思路是明確的，學(xué)生首先要對電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，如果比較生疏還需要自己繪制簡化電路圖，然后再結(jié)合結(jié)構(gòu)的變動和調(diào)整來研究各種可能的變化，這里的每一步都需要時間，如果教師讓學(xué)生在倉促之間就給出結(jié)論，這是非常不合適的.因此，為了讓學(xué)生能夠獨(dú)立分析，教師不要提前介入學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，教師完全可以讓學(xué)生思考后進(jìn)行相互討論，這樣既能有效兼顧學(xué)生思維的獨(dú)立性，且能讓他們在相互啟發(fā)下激活推理思維，提高思維效率.經(jīng)過分析，學(xué)生能夠確認(rèn)圖2所示結(jié)構(gòu)的電阻R1和滑動變阻器R2屬于并聯(lián)關(guān)系，電流表A1測定干路電流，電流表A2測定R1所在支路的電流，電壓表V測定并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電壓.因此在調(diào)節(jié)過程中，電壓表的示數(shù)就等于電源電壓，不發(fā)生變化;滑動變阻器的滑片向右滑動，電阻變大，該支路電流變小，考慮到并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電壓不變，因此另一支路的電流不變，即A2的示數(shù)不變，A1對應(yīng)干路電流要變小，答案選擇D項(xiàng).

4 注重“活動”是發(fā)展學(xué)生推理思維的徑路

4.1 引導(dǎo)學(xué)生將思維活動和觀察活動結(jié)合起來教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行各種觀察活動時，一定要注重情境創(chuàng)設(shè)，要讓學(xué)生自發(fā)地將思維活動與觀察融合起來，只有這樣，學(xué)生的觀察才是真正的觀察，否則就只是一種被動的“看熱鬧”而已.就像上述有關(guān)聲音傳播與介質(zhì)之間關(guān)系的探索，教師先演示一個基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，讓有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象激活學(xué)生的思維，讓學(xué)生自發(fā)地思考：什么原因干擾了聲音的正常傳輸？這也必然導(dǎo)致學(xué)生帶著思維來進(jìn)一步觀察后續(xù)的實(shí)驗(yàn)，同時他們還能對前后不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行比較，這樣的教學(xué)操作可以讓學(xué)生活動更有效率，同時也能催生出觀察成果.

無論是教師操作的演示實(shí)驗(yàn)，還是學(xué)生自主參與的實(shí)驗(yàn)操作，教師一定要指導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行描述，因?yàn)槊枋鲎钅芗せ顚W(xué)生的思維，也只有這樣學(xué)生才能更加專注地進(jìn)行觀察，他們才能把握住實(shí)驗(yàn)過程中的信息，而且學(xué)生在進(jìn)行表述的時候，必然也會對實(shí)驗(yàn)過程中的諸多現(xiàn)象進(jìn)行分析和對比，如此學(xué)生的思維也將更加深度地參與其中，他們的認(rèn)識也將更加深刻.

4.2 強(qiáng)調(diào)觀察活動的目標(biāo)意識

物理探究過程中的各項(xiàng)觀察活動有別于學(xué)生日常生活中的一般性觀察，教師一定要強(qiáng)調(diào)一種目標(biāo)意識，即學(xué)生針對某項(xiàng)觀察活動，一定要有具體的觀察對象以及相應(yīng)的觀察任務(wù)，這樣所展開的觀察才更有效率.否則，漫無目的的觀察只能是學(xué)生精力的一種浪費(fèi).

在關(guān)注學(xué)生推理思維發(fā)展時，我們要提醒他們結(jié)合具體問題展開分析，不能采用機(jī)械套用現(xiàn)成結(jié)論的方式來分析和解決問題，這能讓學(xué)生避開思維定勢的束縛之中，促使推理思維的靈活推進(jìn).

參考文獻(xiàn)：

[1] 熊春玲.學(xué)生自主合作探究學(xué)習(xí)中存在的問題及對策——以“歐姆定律及其應(yīng)用”教學(xué)為例[J].物理通報，2013（1）：42-43.

[2] 吳燕，周穎華，秦松.人工智能在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探究——以PWM智能調(diào)光燈驗(yàn)證歐姆定律為例[J].物理教學(xué)探討，2020（2）：70-72.

[責(zé)任編輯：李 璟]