淺談高中生物理思維的培養(yǎng)策略

汪樹國(guó)

物理思維是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，物理教師在教學(xué)時(shí)要因材施教，著重培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維習(xí)慣，從而為后續(xù)物理學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。高中物理教學(xué)的過(guò)程就是利用物理思維探索物理規(guī)律的過(guò)程，所謂物理規(guī)律，就是指客觀事物內(nèi)在的、本質(zhì)上的聯(lián)系及其必然的發(fā)展趨勢(shì)，它是事物現(xiàn)象的一個(gè)比較統(tǒng)一的、靜止的、穩(wěn)定的反映。物理規(guī)律主要體現(xiàn)在物理概念、物理實(shí)驗(yàn)、物理公式等相互連接方面，是相關(guān)物理量在一定條件下相互制約的結(jié)果。因此，教師在講授物理要領(lǐng)和規(guī)律時(shí)，要注重訓(xùn)練學(xué)生的思維方法，對(duì)全面提高學(xué)生的物理水平起到了積極的促進(jìn)作用。

一、高中生物理深刻性思維的培養(yǎng)策略

深刻性思維是指在學(xué)習(xí)和探索知識(shí)的過(guò)程中，通過(guò)深入思考和探究問(wèn)題、理解和分析概念、思考和解決問(wèn)題等方式，逐漸培養(yǎng)和提高的綜合性思考和探究能力。與傳統(tǒng)的物理思維不同，深刻性思維要求學(xué)生能突破知識(shí)表面，深入知識(shí)本質(zhì)，這種思維能力包括發(fā)現(xiàn)真理、把握規(guī)律、提出見解以及解決實(shí)際問(wèn)題等多方面的能力，更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系和應(yīng)用。深刻性思維要求學(xué)生必須具有良好的邏輯思維能力及豐富的想象力;要有較強(qiáng)的邏輯判斷能力，善于從現(xiàn)象出發(fā)思考問(wèn)題，并能進(jìn)行嚴(yán)密推理與論證。深刻性思維能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力，以便更好地理解和建構(gòu)知識(shí)。[1]因此，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)深度思考，不斷開闊思路，學(xué)會(huì)運(yùn)用各種方法來(lái)獲取新信息，發(fā)展學(xué)生的深刻性思維。

深刻性思維一般運(yùn)用于高中物理概念性知識(shí)教學(xué)中，要求學(xué)生在理解物理概念內(nèi)涵時(shí)，能夠深入挖掘知識(shí)的內(nèi)在本質(zhì)。例如，教師可以借助“質(zhì)點(diǎn)概念”的相關(guān)知識(shí)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的思維深刻性。質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)非常抽象的概念，是在研究物體整體運(yùn)動(dòng)時(shí)忽略物體的形狀和運(yùn)動(dòng)方式，將其當(dāng)作一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來(lái)進(jìn)行研究。其本身并不存在，它只是物理論的一種方便假設(shè)，用于簡(jiǎn)化問(wèn)題。通過(guò)理解質(zhì)點(diǎn)概念，學(xué)生可以深入了解物理學(xué)的本質(zhì)。想要培養(yǎng)學(xué)生的思維深刻性，教師就要讓學(xué)生在理解質(zhì)點(diǎn)概念的基礎(chǔ)上深入挖掘質(zhì)點(diǎn)與其他概念的聯(lián)系。

首先是從物質(zhì)到質(zhì)點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)是對(duì)物質(zhì)的抽象概括，因此學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)時(shí)學(xué)生需要了解物質(zhì)的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)到所有物質(zhì)都是由原子、分子構(gòu)成的。通過(guò)大量的觀察和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到物質(zhì)不同狀態(tài)下的不同特性，如慣性定律，闡明物質(zhì)實(shí)際上都可以看作由大量的質(zhì)點(diǎn)組成。其次是從質(zhì)點(diǎn)到力：學(xué)生需要理解質(zhì)點(diǎn)假設(shè)的基礎(chǔ)及其應(yīng)用，也就是認(rèn)識(shí)到質(zhì)點(diǎn)是輕松、簡(jiǎn)便地提出問(wèn)題的抽象思想。同時(shí)，學(xué)生需要探索出科學(xué)的步驟，通過(guò)推導(dǎo)公式解決問(wèn)題，從而展示出新思維的能力。最后是從力到運(yùn)動(dòng)：質(zhì)點(diǎn)概念就是為運(yùn)動(dòng)和力服務(wù)的，因此學(xué)生需要進(jìn)一步理解質(zhì)點(diǎn)之間的力學(xué)作用及其物理學(xué)意義，可以通過(guò)“質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)”的思維模型，學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)的相互作用和形成的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。此外，學(xué)生還可以通過(guò)編寫程序或在真實(shí)情境下的觀察和實(shí)驗(yàn)，通過(guò)圖片與真實(shí)場(chǎng)景對(duì)比，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的總結(jié)，從而提升對(duì)質(zhì)點(diǎn)的深刻性理解。

二、高中生物理靈活性思維的培養(yǎng)策略

高中物理既是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，又是一門靈活的學(xué)科，需要學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)來(lái)解決物理問(wèn)題。所以，高中生必須學(xué)會(huì)運(yùn)用物理學(xué)思想去處理好學(xué)習(xí)與生活之間的聯(lián)系，將抽象的概念轉(zhuǎn)化為具體的事實(shí)，并且能夠應(yīng)用到實(shí)際的物理學(xué)習(xí)中。高中物理靈活性思維是指在解決物理問(wèn)題時(shí)，靈活運(yùn)用物理知識(shí)和公式，通過(guò)分析問(wèn)題、辨別問(wèn)題中的關(guān)鍵因素以及相互之間的關(guān)系，并采用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行計(jì)算，得出正確答案的能力。這種思維能力可以幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)內(nèi)容，也能有效提高解題速度，進(jìn)而達(dá)到事半功倍的效果。[2]因此，培養(yǎng)高中生物理靈活性思維不僅可以幫助學(xué)生提升物理素養(yǎng)，對(duì)促進(jìn)高考成績(jī)提升也具有重要意義。

靈活性思維的培養(yǎng)一般應(yīng)用于習(xí)題講解的過(guò)程中，要求學(xué)生能夠看透習(xí)題本質(zhì)，利用物理知識(shí)尤其是物理公式來(lái)解決習(xí)題。

首先要強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)。扎實(shí)的物理知識(shí)是靈活性思維的基礎(chǔ)，只有掌握了基礎(chǔ)知識(shí)，才能更好地理解和運(yùn)用物理公式。其次要提高數(shù)學(xué)水平。高中物理中涉及很多數(shù)學(xué)知識(shí)和技能，如代數(shù)等，因此，提高數(shù)學(xué)水平是培養(yǎng)靈活性思維的重要一步。然后注重實(shí)際應(yīng)用。物理學(xué)科的核心是解決實(shí)際問(wèn)題，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)該更多關(guān)注物理知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用，思考真實(shí)場(chǎng)景下的物理問(wèn)題，從而提高靈活性思維能力。再次就是要引導(dǎo)學(xué)生多練習(xí)不同類型的題目。只有在練習(xí)中，才能更好地理解和掌握物理知識(shí)，掌握多種解題方法，提高解題能力。最后要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考和探究。在遇到不確定的問(wèn)題時(shí)，不要輕易放棄，而是多思考和探究，通過(guò)分析問(wèn)題找出關(guān)鍵因素，嘗試用不同的方法進(jìn)行計(jì)算和解決問(wèn)題。培養(yǎng)高中生物理靈活性思維需要從基礎(chǔ)出發(fā)，注重練習(xí)和應(yīng)用，通過(guò)思考和探究來(lái)提高解題能力，這樣才能使學(xué)生更好地理解和掌握物理知識(shí)，并靈活運(yùn)用于實(shí)際問(wèn)題的解決中。

三、高中生物理批判性思維的培養(yǎng)策略

批判性思維就是要在處理問(wèn)題時(shí)考慮各種可能情況下出現(xiàn)的可能性和結(jié)果之間的關(guān)系，它的本質(zhì)是一種質(zhì)疑精神。它意味著不僅接受給定的信息，還要對(duì)其進(jìn)行評(píng)估、判斷和推理。這類思考過(guò)程既包括理論分析，又包含邏輯推導(dǎo)，具有較強(qiáng)的辯證性和邏輯性。如果我們能夠運(yùn)用批判性思維方法解決實(shí)際的問(wèn)題，就能把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，使之變得簡(jiǎn)單起來(lái)。[3]這種思維能力可以幫助學(xué)生更好地理解世界，獨(dú)立思考，自我檢驗(yàn)和解決問(wèn)題。

批判性思維要求學(xué)生敢于質(zhì)疑權(quán)威，勇于批判常識(shí)。例如，在“光的折射”的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)批判性思維。光的折射是一個(gè)典型的“反常識(shí)”例子，尤其是光進(jìn)入水中之后，更容易讓人判斷出水的深淺，利用這個(gè)例子可以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。光的折射是光線經(jīng)過(guò)兩種介質(zhì)表面時(shí)改變傳播方向的現(xiàn)象。在這個(gè)例子中，學(xué)生可以提出問(wèn)題。比如，為什么光會(huì)折射？折射角受哪些因素影響？為什么水下看上去物體會(huì)變形？通過(guò)和學(xué)生討論這樣的問(wèn)題，可以培養(yǎng)學(xué)生從多個(gè)角度審視問(wèn)題和尋找答案的能力。對(duì)于解決物理難題來(lái)說(shuō)，有了這些提問(wèn)和探討，就能幫助學(xué)生建立起正確的、全面的認(rèn)知體系和分析思考方法，進(jìn)而形成自己獨(dú)特的思考問(wèn)題方式和解決問(wèn)題的思路。同時(shí)，這種討論和探究的過(guò)程也能激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，促進(jìn)他們更深入地了解物理學(xué)。

除了討論和探究，還可以通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐來(lái)促進(jìn)批判性思維能力的發(fā)展。例如，在教學(xué)“光的折射”時(shí)，學(xué)生可以通過(guò)改變光線的角度和介質(zhì)的折射率等因素，來(lái)觀察折射角的變化。這個(gè)過(guò)程可以讓學(xué)生親身體驗(yàn)和探究光的折射，更好地理解相關(guān)概念和知識(shí)。通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)理論知識(shí)，還能培養(yǎng)動(dòng)手設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的能力以及評(píng)估和驗(yàn)證結(jié)果的能力。通過(guò)討論、探究和實(shí)驗(yàn)等學(xué)習(xí)方式，可以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力，在解決問(wèn)題時(shí)更加深入和全面，也會(huì)對(duì)學(xué)生的整體學(xué)習(xí)過(guò)程產(chǎn)生積極的影響。

四、高中生物理創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)策略

實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中占有很大比例，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和提升物理教學(xué)直觀性的重要方式。高中物理知識(shí)有一定的抽象性，涉及空間觀念、公式運(yùn)用等內(nèi)容，很多情況下學(xué)生很難理解，而物理實(shí)驗(yàn)極大地突破了這個(gè)難點(diǎn)。所以，教師在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的過(guò)程中，應(yīng)該將物理實(shí)驗(yàn)與之相結(jié)合，從而最大限度地挖掘物理實(shí)驗(yàn)所具備的價(jià)值，全面提高物理教學(xué)質(zhì)量和課堂教學(xué)效率。另外，高中物理實(shí)驗(yàn)有一定的實(shí)踐性，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)也能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，推動(dòng)學(xué)生全面發(fā)展。在開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師也要注重趣味性。針對(duì)高中生年齡特點(diǎn)和生活經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)狀，利用一些比較有意義的內(nèi)容激發(fā)他們的興趣并開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

例如，在“摩擦力”一章的學(xué)習(xí)中，教師講解完有關(guān)理論知識(shí)之后就可設(shè)置此類實(shí)驗(yàn)情景來(lái)提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維。某車沿斜坡下行，對(duì)其中該車摩擦力方向和摩擦力計(jì)算方式進(jìn)行分析后，請(qǐng)學(xué)生用簡(jiǎn)易斜坡和橡皮擦模擬相應(yīng)場(chǎng)景。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，繪制有關(guān)草圖，分析橡皮擦受力情況，求出橡皮擦在其中受到的摩擦力方向并加以計(jì)算。在學(xué)生能較全面地分析出如此單一模型時(shí)，教師就能逐步加大難度了，如在斜坡，兩個(gè)橡皮擦相連，在斜面上由上至下滑來(lái)滑去，這兩個(gè)橡皮擦摩擦力受力方向應(yīng)怎樣分析？運(yùn)用單一物理實(shí)驗(yàn)派生比較復(fù)雜的模型對(duì)物體受力情況進(jìn)行分析。經(jīng)過(guò)不斷培養(yǎng)，學(xué)生的物理思維和物理意識(shí)也潛移默化地得到提高，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維有積極幫助。

另外，在傳統(tǒng)物理驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)往往是教師先把學(xué)生分成若干組，再對(duì)實(shí)驗(yàn)加以講解與演示，最后由學(xué)生按指定實(shí)驗(yàn)方式完成。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法所帶來(lái)的后果常常是學(xué)生在做完實(shí)驗(yàn)之后，根本就不明白實(shí)驗(yàn)的真實(shí)目的在哪里，甚至有些學(xué)生會(huì)直接把實(shí)驗(yàn)過(guò)程與方法徹底遺忘，今后考試碰到這道實(shí)驗(yàn)問(wèn)題仍束手無(wú)策。因此，正確的方式應(yīng)該是在實(shí)驗(yàn)前教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生能夠總結(jié)出實(shí)驗(yàn)的目的和步驟，然后依據(jù)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和興趣愛好對(duì)學(xué)生進(jìn)行小組劃分，讓每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)小組中都能發(fā)揮出自己的價(jià)值。

五、高中生物理發(fā)散性思維的培養(yǎng)策略

發(fā)散性思維是指從不同角度去看待同一問(wèn)題、進(jìn)行各種可能性的推測(cè)和新穎的組合。與之相對(duì)的是收斂性思維，即從一個(gè)已有的概念中推導(dǎo)出一系列結(jié)論。這兩種思維都屬于物理思維，相對(duì)來(lái)說(shuō)發(fā)散性思維對(duì)學(xué)生物理能力的提升更加重要。發(fā)散性思維既要注意知識(shí)本身所具有的獨(dú)立性，又要注意方法上的延伸性，這種思維能夠有效地提高學(xué)生解決問(wèn)題的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。下面就結(jié)合高中物理圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)來(lái)闡述發(fā)散性思維的培養(yǎng)方式。

首先，圓周運(yùn)動(dòng)涉及的各種物理量和問(wèn)題都比較復(fù)雜，可以刺激學(xué)生進(jìn)行橫向和縱向的思考。通過(guò)對(duì)這些量或問(wèn)題的研究，不僅有助于學(xué)生理解一些基本理論，還能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如，圓周運(yùn)動(dòng)的速度、角速度、頻率、周期、向心力等可以進(jìn)行橫向比較，分析它們之間的聯(lián)系和影響。同時(shí)，也可以進(jìn)行縱向思考，如深入分析圓周運(yùn)動(dòng)中速度和向心力之間的關(guān)系，從而推導(dǎo)出離心力的公式等。另外，還有許多相關(guān)問(wèn)題，如旋轉(zhuǎn)與慣性之間的作用以及物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力等，如果能夠結(jié)合到一起，學(xué)生就會(huì)得到很好的啟發(fā)和幫助。

其次，圓周運(yùn)動(dòng)也是一個(gè)非常典型的多元化問(wèn)題，在它的基礎(chǔ)上可以展開很多不同的思考方向。例如，可以從圓周運(yùn)動(dòng)的物理本質(zhì)出發(fā)，探討為什么行星的軌道是橢圓形的、為什么行星運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)平面等問(wèn)題;也可以從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，探討如何通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)和參數(shù)來(lái)讓航天器實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的軌道等問(wèn)題。總之，圓周運(yùn)動(dòng)課程不僅要求掌握理論知識(shí)，更需要將理論運(yùn)用于實(shí)踐中，并引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中去解決一些具體的工程問(wèn)題。這些問(wèn)題不僅能夠激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維，還能夠啟發(fā)他們的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

最后，圓周運(yùn)動(dòng)還可以通過(guò)活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)等多種方式來(lái)探究和培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。例如，可以通過(guò)情境教學(xué)的方式，讓學(xué)生扮演不同的角色，從而理解圓周運(yùn)動(dòng)中的各種概念和規(guī)律;也可以把學(xué)生分成不同的小組，讓他們?cè)O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)不同的圓周運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，從而培養(yǎng)他們的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。在這一過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中，并幫助他們提出自己認(rèn)為有意義、合理的設(shè)想和方案，以達(dá)到解決問(wèn)題的目的。這些活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)不僅可以提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，還能夠增強(qiáng)他們的發(fā)散性思維。

總之，物理思維是高中物理學(xué)習(xí)的重要方式，可以有效地提升學(xué)生的物理能力和物理素養(yǎng)。在高中物理教學(xué)中，教師要注重學(xué)生物理思維的培養(yǎng)，要將物理思維與高中物理的具體知識(shí)模塊相結(jié)合。如利用高中物理概念來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的深刻性思維，提升概念的理解深度;利用物理實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提升學(xué)生的動(dòng)手能力等。

參考文獻(xiàn)：

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[3]丁玉莉.基于高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的路徑分析[J].高考，2021（29）：69-70.

（作者單位：湖北省黃梅縣第五中學(xué)）

編輯：張俐麗