高中物理教學中培養學生抽象思維能力的策略研究

張小麗

摘 要：教師在物理課上需引領學生提升思維品質，如何在教學中培養學生的抽象思維能力，成為教師需探析的問題。文章針對高中物理教學中培養學生抽象思維能力的阻力，提出策略。結果表明，教師要打造生本化課堂，保障生活與物理密切聯系，利用實驗活動、問題以及校社共育等舉措，培養學生的抽象思維，提高高中物理教學水平。

關鍵詞：高中物理；抽象思維能力；鏈接生活

抽象思維主要是指用抽象概念、推理、判斷作為基本思維形式，用比較、綜合、分析、概括等具象化認知活動作為思維過程，發現事物本質的思維能力。抽象思維有別于動作思維、形象思維，不受感性材料的制約。在學習物理知識的過程中，學生可利用演繹、歸納、分析、概括、對比、逆推等抽象思維解析物理現象、理解物理概念、解決物理問題，這就需要教師指引學生提升抽象思維能力。有些物理教師存在物理脫離生活、物理實驗教學水平較低等問題，未能引導學生形成與強化抽象思維。基于此，為了提高高中物理教學水平，探析教師培養學生抽象思維能力的策略顯得尤為重要。

一、高中物理教學中培養學生抽象思維能力的基本原則

（一）以課標為基礎

高中物理教學需以課標為基礎，它是教師培養學生抽象思維能力的依據，只有教學活動圍繞課標展開，才能凸顯物理特征，達成育人目標。新課標指出，高中物理需與義務教育階段的物理課程、科學課程高度銜接，進一步提升學生的科學修養，基于此教師在培養學生抽象思維能力的過程中應重視認知遷移，善用學生累積的思維經驗與物理知識，使學生能在同化、順應的基礎上賦予物理思維延伸性，減輕學習壓力，使思維發展更具進階性與流暢性。

例如，教師在進行“分子動理論”相關知識的教學時，可以先詢問學生對分子了解多少，是否從以往的學習中關注過分子，因為學生在義務教育階段已經接觸過分子，所以能將以往的認知體會、知識儲備轉變成理解分子動理論的一大動力，在遷移性解析物理概念的進程中強化抽象思維能力。新課標指出，物理課程應有時代性，這就需要教師依托教材整合育人內容，實現教學鏈接時代的目標，用新的科學技術成果助推學生遷移性探究。

（二）以素養為核心

學生形成與發展抽象思維離不開學科素養，主要源于學科素養可助力學生用學科眼光觀察、思考、表達，在此過程中積累思維經驗并提升思維水平。高中物理教師要保障教學實踐指向本學科素養，即實驗探究、科學思維、物理觀念與科學態度及社會責任。

例如，教師在進行“氣體、固體和液體”相關知識的教學時，可以引導學生用物理視角觀察現實生活中的氣體、固體、液體，透過事物表象解析其屬性，探究氣體、固體、液體變化客觀規律與必要條件，基于認知經驗抽象概括客觀事實，同時根據事實與科學理論提出用本單元知識解決具體問題的建議。在生產中鍋爐屬于重要的機械設備，能借助電能、化學能輸出有機熱載體，溫度對鍋爐壓力會產生影響，同時會影響到鍋爐的性能，一旦性能不穩定可能會降低生產量，甚至會引發事故。基于此，生產單位需從安全運營、節能環保角度出發改造鍋爐。教師可從生產實踐中篩選一些鍋爐，利用微課介紹鍋爐應用場景與運行參數，引領學生關注壓強、溫度的變化，以氣體等容、等壓變化為抓手展開探究活動，提出有著創造性的見解，同時喚醒學生的社會責任感，形成用科學改造現實世界的積極想法，達到基于核心素養增強抽象思維能力的目的。

（三）以興趣為動力

學生動腦思考是形成抽象思維的起點，若學生始終被動探究，那么并不能激活個人的思維，還會出現思考惰性的情況，影響抽象思維的形成與發展。基于此，教師需在物理課堂上調動學生探究的興趣，將興趣視為學生開展思維活動的有利條件之一。

例如，教師在進行“熱力學定律”相關知識的教學時，可以先展示一些與熱力學有關的熱能開發利用實例，借助統計圖、訪談視頻、新聞及其他媒介輸出信息，使學生能對熱力學產生感性認知，還能因有趣的實例而產生探究熱情，想要用物理知識加以解析，感性認知得以發展為理性認知，形成抽象思維。為了使興趣探究更具高效性，教師可在課前布置預習作業，并發放調查問卷，了解學生感興趣的知識點，以及想要探究的真實案例，在此前提下匯聚學生端的信息，以這些信息為依據篩選網絡資源，編設主題化微課，解決學生對探究性實例不感興趣的問題，使學生可在實例指引下探尋事物本質，提升抽象思維能力。

（四）以應用為載體

學生是否能運用抽象思維方法解決現實問題可作為評判其抽象思維能力強弱的標準之一，抽象思維方法包括演繹、歸納、分析等，為了培養學生的抽象思維能力教師要引導學生應用相關方法，同時在應用中發現新問題，找到新的學習實踐著力點，借助應用經驗解析物理概念，構建“實踐－研討一再實踐”的思維發展閉環，做到理實一體，提高教學質量。基于此，物理教師要引領學生應用所學知識以及抽象思維方法。

例如，教師在進行“利用傳感器制作簡單的自動控制裝置”相關知識的教學時，可以先在課上展示一個或多個自動控制裝置，再引領學生觀察與分解該裝置，同時思考物理理論知識在該裝置中起效的方法，通過理論性分析制訂自動控制裝置還原或優化方案。教師可利用微課介紹若干基于傳感器的自動控制裝置，其目的是引領學生歸納總結出共性，為方案的實施與改進提供依據。在此基礎上，給學生機會制造裝置，對裝置一般性狀進行分析，同時對自動控制裝置有更加直觀與全面的理解，通過分析、歸納、演繹提升學生的抽象思維能力。值得一提的是，學生在解決用傳感器制作簡單自動控制裝置的過程中不僅會用到物理知識，還會用到數學、計算機等知識，基于此教師需構建主題式實操平臺，在該平臺鼓勵學生用學科知識統整意識思考與探究，將多學科知識轉化為激活抽象思維的動力。

二、高中物理教學中學生抽象思維能力培養阻力

（一）學生在物理課上思維僵化、保守、活力較弱

學生是吸收、運用物理知識的主體，只有其思維充滿活力才能由感性思維進階為理性思維、由形象思維發展為抽象思維。在有些物理課堂上學生學習熱情不高、壓力較大、興趣較淡，造成了思維僵化的后果，物理思想較為保守，不善于創新與突破，因為思維活力較低，所以很難提升抽象思維能力。

（二）物理脫離生活

抽象思維不能憑空產生，要以理論、實踐為依據，亦是對感性認知的凝練，基于此物理教學應以感性認知為基礎，逐漸引導學生形成抽象思維，然而有些物理課堂脫離生活，教師習慣直接導出理論知識，如定義、公式等，這使得學生感性認知經驗不足、基礎薄弱，出現了無法強化個人抽象思維的后果。

（三）物理實驗教學水平有待提高

學生在實驗中能觀察到物理現象，還能借助理論知識解析相關現象，透過表象洞悉物理本質，并能更好地認識世界。有些物理教師實驗教學水平有待提高，出現了學生實驗自由度較低、動態評價低效等情況，這不利于學生在物理實驗活動中形成與發展抽象思維。

（四）物理教師提問方式不夠合理

問題是打開學生思維枷鎖的一把鑰匙，提問方式會直接影響到學生的思維活性，有些教師習慣提出封閉式問題，學生僅需用是或否回答且以集體問答為主，這就很難用問題點燃學生的抽象思維，以問題為支點的師生互動效率隨之降低。

（五）校社共育力度不強

校社共育指的是學校、社會共同達成教育目標，這與陶行知教育理論中的“社會即學校”觀點相符，亦是家校社共育的模式之一。當前有些高中院校存在校社共育力度不強的問題，物理課堂很難延伸至應用場景，學生物理概念、公式等內容的學習停留在死記硬背、應對考試的層面上，未能學用結合，既不利于學生為迎接新高考挑戰儲能，又不利于培養學生的抽象思維。

三、高中物理教學中培養學生抽象思維能力的策略

（一）打造生本化課堂

為了在物理課堂上播撒抽象思維種子，助力種子萌發，教師要打造生本化課堂，為學生抽象思維形成與發展提供空間。為了做到這一點教師要解決學生思考探究依賴教師的問題，同時要增強生本化課堂的啟發性，達到激活學生抽象思維的目的。

例如，教師在進行“運動的描述”相關知識的教學時，可播放視頻，視頻內容為游客乘坐火車到西藏旅游實錄，教師鼓勵學生看視頻找出運動的物體并加以描述，在描述進程中關注異同點，其目的是引導學生類比、對比，在此前提下發現、理解機械運動、質點、位移等物理概念。因為學生在以往的學習中已經接觸過物體運動相關知識，所以具備遷移探究基礎，教師可從初高物理銜接教育維度切入構建生本課堂，給學生遷移性探究物體運行現象的機會。其中，學生用學過的物理概念解析運動現象的過程，就是教師培養其抽象思維能力的過程。實踐證明，學生思維活性不盡相同，思維活躍的學生想法多、愛表達，能讓生本課堂更具活力，還能啟發其他學生思考、探討、表達。基于此，教師可構建物理學習小組，小組構建理論基礎為支架教育，同時布置小組探究任務，用任務啟發小組成員抽象思考，如結合視頻內容概括出選擇參考系的基本原則、用模型演繹速度與時間的關系等，使物理小組能明確學習方向，在思考角度一致、能力互補、互相啟發的基礎上激活抽象思維，還能學會用排除、假設等抽象思維方式獲取知識[1]。

（二）聯系生活，鼓勵學生創新

形象思維、抽象思維與靈感思維均是人腦對客觀事物的深度反映，雖然存在差別，但有關聯、形象思維為抽象思維發展奠定了基礎，人腦能在感性認知的過程中提煉經驗并總結出一些結論，這些結論能通過實踐加以驗證。在觀察、表達、總結、假設、推導的過程中，形象思維、抽象思維互相轉化，同時迸發靈感，靈感思維是非邏輯與邏輯、非連續與連續、清晰與模糊、無序與有序認知行為的辯證統一，在形象思維、抽象思維躍遷性、漸進性發展進程中得以強化，并影響著個體的思想，思想決定行為，在靈感思維驅動下創新。教師在教學中引領學生用物理眼光觀察，用物理思維探究，用物理語言表達，表達方式多元，使得形象、抽象、靈感三大思維能彼此影響，助力學生掌握物理知識并增強物理素養。生活處處有物理，物理鏈接生活能為學生三大思維交互式發展提供有利的條件。

例如，教師在進行“圓周運動”相關知識的教學時，可以創設生活化情境，小紅一家開車出游，在拐彎時父親說這一段路是外高內低，在往右拐時司機左側路面要高一些，教師指引學生利用生活情境中提供的信息分析拐彎路段高低不同的原因，同時結合生活經驗提出公路合理化建議，迸發創新靈感，注重學用結合。其中，學生根據實例探究物理現象并用物理知識邏輯推理的過程，就是教師培養學生抽象思維能力的過程。再如，教師在進行“機械能守恒定律”相關知識的教學時，可以率先詢問學生是否了解輪滑這項運動，分享輪滑體驗，將學生的運動生活、物理課堂連接到一起，在此基礎上借助電子白板演示固定光滑軌道內輪滑運動過程，而后引導學生在觀察思考時用物理語言說明物體機械能守恒。通過觀察學生發現無論是半圓、斜面、圓弧及其他不規則軌道，對物體來講支持力不做功，僅重力做功，得出物體機械能守恒的結論。教師在肯定學生觀點的基礎上，鼓勵其從機械能守恒角度出發設計炫酷的輪滑動作，亦需說明該動作的合理性，實現形象思維、抽象思維、靈感思維互相影響、共同發展的目標。需要注意的是，學生在結合管狀軌道、四分之一圓弧軌道、斜面軌道觀察物體運動現象時可能會有不同的想法，因為非連續、非邏輯、模糊的感性思維是抽象思維形成的基礎，所以教師要允許學生有歧義，甚至說出錯誤的觀點，給學生機會通過正推、演繹、分析等抽象思維工具糾錯，在此過程中強化學生的抽象思維能力[2]。

（三）利用實驗活動培養學生的抽象思維

抽象思維有兩種類型：其一為經驗型，在實踐中個體以經驗為基礎抽象出概念，這些概念可用來解決實際問題，如農民在長期的勞作中發現了二十四節氣，并能根據各個節氣來決定耕地、播種、收獲，農耕知識有著抽象性，是農業生產經驗匯聚與提煉下的產物；其二為理論型，用公式、定律、原理、概念等理論知識加以假設、判斷、推理、總結，如建筑師用建筑原理建造橋梁、房屋、隧道，園藝師用美學概念設計景觀，科學家用公式解決問題。為了使學生能提升抽象思維能力，教師要將經驗型思維、理論型思維看作育人支點。因為物理實驗活動既要求學生用以往的經驗學習探究，又需要學生運用物理理論加以假設、分析、總結，所以能夠培養學生的抽象思維。

例如，教師在進行“驗證動量守恒定律”相關知識的教學時，可以啟動物理實驗小組，引領各組成員商定實驗方案，結合以往的實踐經驗提煉出實驗目的，說明實驗原理，理順實驗思路。方案主要有四個，一是用氣墊導軌進行一維碰撞試驗，二是用小車進行一維碰撞試驗，三是用斜槽滾球進行動量守恒定律驗證實驗，四是用等長擺球進行一維碰撞試驗。上述實驗方案均需說明所需器材、操作基本步驟、實驗預期現象、數據處理、誤差分析等方面。其中，學生歸納總結實踐經驗制作實驗方案、預測實驗現象、分析實驗誤差產生原因等實踐過程，就是增強其抽象思維能力的過程。教師在引領學生合作實驗時可滲入創新精神，鼓勵各組創新，從實驗原理創新角度來講，教師可引導學生通過斜面平拋運動得到兩個球碰撞后的速度，亦可展開對比性實驗活動，多角度驗證猜想，在創新中激活抽象思維，優化實驗感受。學生創新實驗還可聚焦器材、過程、結果展示等方面，進一步擴展學生鍛煉與強化抽象思維的學習空間[3]。

（四）借助問題激活學生的抽象思維

抽象思維前后一貫且有確定性，在推理論證中不能有矛盾，任何猜想、假設都要有依據、有條理，在解析事物本質時要用到判斷、推理、比較、概括、抽象等思維方法。因為學生物理學習經驗、學科素養、學習專注度、觀察視角等方面不盡相同，所以為了滿足每位學生形成與強化抽象思維的需求，教師要合理提問，用問題激活學生的抽象思維。

例如，教師在進行“電磁感應”相關知識的教學時，可以將借助實例說一說如何理解電磁感應現象、什么是自感現象等問題視為學生歸納總結學習成果并提煉得出物理概念的發力點，助力學生形象思維發展為抽象思維。電磁感應這一單元的公式較多，利用這些公式解決物理問題對學生增強理論型抽象思維有益，基于此可根據課程內容布置習題，如題：圖中a、b為材料相同的等長導體棒，在水面內光滑平行導軌上處于靜止狀態，b棒是a棒質量的2倍，均勻磁場豎直向下，若a棒初動能為4.5J，同時a棒朝左運動，導軌電阻忽略不計，那么a棒產生的熱量最大是多少。無論是隨堂提問，還是習題、例題，均對學生假設、推理、概括等抽象思維的個性化發展有益。為了引導學生在解題進程中增強抽象思維，教師要注重提高問題的合理性，既要與物理知識有關，可引導學生演繹、推導、總結，又要與學情有關，問題難度有著階梯性，抽象思維較差學生可解答難度較低的問題，抽象思維能力較強學生則可挑戰高難度的問題，達到用梯度性問題吸引每位學生參與物理學習活動并逐步提升抽象思維能力的目的。

（五）在培養學生抽象思維能力的過程中發揮校社共育作用

陶行知指出“社會即學校”，在社會場景內展開教學活動學生可加強“六大解放”以及知行合一，利于培育學生的社會責任感。高中物理教師應從學生通過“六大解放”強化抽象思維的角度出發落實校社共育目標，將社會場域、物理課堂嵌合到一起。

例如，教師在進行“傳感器”相關知識的教學時，可以帶領學生來到當地的農業生產種植基地參觀游學，在農業現代化大背景下，傳感器成為水肥一體化、無土栽培、病蟲害監控、無人機直播等技術應用推廣的重要載體，教師引領學生關注傳感器在農業領域的應用目的、過程、現象、效益，在此基礎上產生感性認知，而后提出問題，如怎樣定義傳感器、傳感器的工作原理是什么等，助力學生圍繞問題歸納總結、抽象概括、分析與綜合，增強抽象思維能力[4]。現階段許多博物館、科技館朝著數字化方向發展，建設線上展館，用以拓寬相關展館的公共教育空間，學校可借助網絡嵌入該空間，獲取展館資源，擴充教育內容，亦可與展館工作人員打造雙師課堂，轉變文化知識的輸出媒介，用展館提供的模型、視頻、文本等資源啟發人、教化人，培育學生的綜合素質，如思維品質、社會責任感等。學生的抽象思維能力屬于一種綜合素養，亦可在“物理課堂+公共教育”這一模式起效的前提下得到發展。例如，教師在進行“宇宙航行”相關知識的教學時，可以組織學生“云”參觀有關宇宙的博物館、科技館，在展館工作人員的幫助下借助文獻、模型等載體介紹牛頓的設想，以及人造衛星運行動力學，直觀了解第一宇宙速度。有條件的學校可以帶領學生實地參觀，參與科技館組織的活動，如“體驗宇航員的一天”等，使學生能在模擬的宇宙航行環境中思考與分析，還能大膽質疑，用物理觀念探究發現的問題，在問題研討過程中強化抽象思維能力。值得一提的是，在“云”游覽或實地參觀博物館、科技館的過程中學生能了解我國航天文化，因“張衡一號”“嫦娥一號”、天宮空間站及其他航天航空方面的成就而萌生學習興趣，這對學生自主探究、擴展性學習有益，可持續增強學生的抽象思維能力。

結束語

綜上所述，教師在高中物理課堂上要助力學生強化抽象思維能力，為了做到這一點教師要給學生獨立設想、推導、質疑、創新的機會，還要將實驗活動、隨堂提問、社會實踐等方面視為學生形成抽象思維及運用抽象思維工具解決問題、洞悉物理本質的著力點，助力學生在發展抽象思維能力的同時獲取物理知識并提升物理素養。

參考文獻

[1]陳濤.高中物理教學中學生抽象思維能力的培養方法探究[J].河南教育（教師教育），2023（8）：78-79.

[2]何水強.淺談高中物理教學中如何提高學生的抽象思維能力[J].廣西物理，2022，43（4）：228-230.

[3]陸康其.促成學生高階思維能力發展的課堂教學改革[J].人民教育，2021（8）：67-68.

[4]劉勇博.高中物理教學中培養學生抽象思維能力的策略研究[J].科教導刊（上旬刊），2020（7）：147-148.