首页 -> 2007年第10期
课程改革新形势下物理教学的探讨
作者：尚延山
《物理课程标准》指出：“通过科学想象与科学推理方法的结合，发展学生的想象力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯，敢于质疑，勇于创新。”抽象概括思维是思维的一种重要形式，是发展直觉思维、创造性思维的前提和基础，对思维能力的培养和提高具有关键的作用。
物理抽象概括思维是以物理概念为思维材料，以物理判断和物理推理的形式来反应客观物理事物的运动规律，达到对事物的本质特征和内在联系的认识过程。它具有抽象性和概括性、逻辑性和系统性、能动性和间接性、线型性和精确性的特点。而物理科学是揭示事物本质、研究自然界中事物之间相互作用、关系和规律的科学，具有抽象性、隐蔽性、深刻性和探索性的特点。因此，物理问题的提出，物理探究过程的设计、实验，物理结论或规律的总结、归纳、得出都离不开抽象概括思维。教师可以通过启发式教学、探究式教学、开放式教学等教学模式再现物理科学发展的过程，使学生在提出问题——猜想假设——设计方案——实验探究——反馈评价的过程中主动建构自己的知识网络。建构中学生可以运用抽象概括思维方法分析物理事物之间的联系；分析理论内部的逻辑关系；比较多种假说间的差别；分析、比较、判断各种实验方案的利弊等。如法拉第电磁感应原理的提出，牛顿在伽利略理想实验的基础上提出第一定律的新课教学等。通过教师的合理启发和精心指导，学生主动运用抽象概括思维去质疑、发问、思考、设计、探究、评价，这样学生既学到了知识和技能，又体验了科学探究的过程，学会了科学探究的方法。
在物理科学发展中，科学家运用物理抽象概括思维将物理知识形成体系，用最简单的规律和理论来描述自然界的各种物理现象和过程。如宇宙中的各种作用力在本质上可以归结为万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力四种；牛顿运动定律将各种力学现象和过程组成了一个井然有序的集体；麦克斯韦方程组将复杂的电磁现象和规律建立了一个和谐圆满的家庭。这些自然科学的丰硕成果使学生们感知到一种和谐、简捷、奇特、神秘的美感，激发了他们主动学习、探究的热情，对培养学生的情感、态度、价值观具有重要意义。
二、课程改革新形势下物理抽象概括思维的开发和培养
１．综合运用各种抽象概括思维方法，培养学生思维的灵活性和变通性
在物理教学中，教师应根据不同知识的特点灵活运用各种抽象概括思维方法，培养学生思维的灵活性，锻炼提高学生思维的应变能力。在概念教学中，可以通过分析、概括一类事物的共同本质属性抽象概括出概念，如力、振动等；通过将物质运动的某种属性隔离出来，得到表征物质或运动的某种性质的物理量或概念，如速度、惯性等；通过理想化的方法进行科学的抽象，建立理想模型，设想理想化实验，如质点、点电荷、绝热容器、伽利略的理想实验等。
２．重视知识获得过程的研究，不断强化学生抽象概括思维能力水平
新课程标准要求不仅要向学生传授知识和技能，还要使学生了解科学研究的过程和方法，培养学生的思维能力。因此，教师应努力改进课堂教学，积极创设思维情境，精心组织思维活动，按照物理学中概念和规律建立的思维过程，模拟建立“科学探究”的过程，引导学生运用分析、比较、抽象、概括、类比、等效等思维方法，对感性材料进行思维加工，抓住主要因素和本质联系，忽略次要因素和非本质联系，抽象概括出事物的本质属性和内在规律，着重培养、提高学生抽象概括思维能力水平。例如引导学生把一个连续的物理过程在头脑中建立模型，而且使这些过程一幕幕在头脑中分解成慢镜头，并在对慢镜头透彻分析的基础上实现综合，从而不断强化抽象概括思维能力。
３．鼓励学生熟练应用各种研究方法，培养学生的抽象概括思维
在现代物理教学中，教师要通过新知识教学、实验设计和典型习题的讲析，教会学生理想化、隔离、类比、等效、极端假设等科学的研究方法，培养学生的抽象概括思维。
理想化方法：为研究问题的方便，往往要通过抽象把物理对象、物理过程简化，即在对原型分析的基础上，保留主要的、本质的特征，舍去次要的、非本质的特征，使原型简化、纯化到理想程度，从而建立理想模型，形成理想过程，有时需要进行大胆假设，设想理想实验。如理想气体、点光源等是理想化客体；简谐振动、等温过程等是理想化过程；伽利略理想实验、理想卡诺循环等是理想化实验；光滑表面、绝热容器等是对物体所处条件的理想化。教学中，教师要有意识地向学生讲解抽象出理想模型的依据、过程和必要性，培养学生的抽象概括思维能力。例如当研究电荷间的库仑力时，当距离足够大时，电荷的大小对力的影响无关紧要，故把电荷简化为点电荷；当研究物体的浮力时，其形状及大小不可忽略，就不能把物体视为质点。
隔离法：研究物理问题，首先要确定研究对象，即运用抽象法把客体从它周围的联系中分离出来，暂时割断它与周围的联系，进行单独研究。如研究连接体问题时，往往要把物体从连接体中抽取（隔离）出来作为研究对象，单独进行受力分析和运动状态分析，而撇开连接体中的其他物体。
类比法：物理学中的许多问题存在相同或相似的特征，可以采用类比的方法通过抽象概括思维去伪存真，抽取其本质属性，概括其共同特征，归结为一类问题。如物体在重力场中的平抛运动和垂直进入电场的带电粒子的“类平抛”运动具有相同的研究方法。
４．加强实验教学，锻炼提高学生的抽象概括思维能力
新课程标准重视对学生自主学习、探究学习、合作学习的培养，教师应适当加大实验教学的力度，增加实验教学的灵活性，合理安排演示实验、验证性实验、探究性实验，激发学生的自主性、能动性、创造性，综合培养学生的实验设计、操作、分析、评价能力，锻炼提高学生的合作意识和抽象概括思维能力。在实验教学中，教师应教给学生运用抽象法设计实验的基本思路：突出哪个观测因素，控制什么实验条件，记录哪些实验数据，如何分析得出实验结论。例如要根据研究目的，本着对研究有利的原则，控制实验条件，即运用抽象法突出观测因素而控制（或排除）对观测起干扰作用的因素，使观测在最小干扰的条件下进行，即简化、强化或纯化实验过程。
５．注重“物”、“理”结合，发展抽象概括思维
物理概念、定理都是以广泛、具体的材料和生动、丰富的现象为基础的。因此，抽象概括思维能力的开发和培养应加强“物”（事物及其现象）和“理”（概念、定律）的结合，把形象思维和抽象概括思维结合起来。如交流电的概念，只有通过演示实验，使学生看到小灯泡明暗亮度有变化、电表指针左右往复摆动的现象，才能从现象到本质，从形象到抽象，掌握电流的大小和方向作周期性变化的内涵。
６．引导学生关注元认知过程，在自我反馈和评价的过程中培养抽象概括思维
现代物理教学重视元认知的培养，即关于认知的认知，这就要求教师要引导学生积极地进行自我反馈和评价，教会学生合理运用抽象概括思维对同类、相似的问题进行比较、分类、抽象、概括、总结、归纳，使学生对事物、过程有一个整体系统地把握，达到触类旁通、举一反三的效果。如学完《洛仑兹力》后，应该引导学生将电荷在磁场中的匀速圆周运动和以前学过的摆球的匀速圆周运动、天体的匀速圆周运动等问题从受力特点、运动状态方面进行比较、分析，排除干扰，找出共性，建立“匀速圆周运动”模型，从而得到解决此类问题的一般方法。
７．鼓励学生勤观察、多思考、善分析、乐应用，在实践中提高抽象概括思维能力
自然界中的事物纷繁复杂，但有许多事物或现象有相同或相似的特征，通过仔细观察、认真思考、合理分析，可以抽取一类事物的共同特征，从而认识事物的本质规律。如通过分析电荷在匀强磁场中的圆周运动和天体的圆周运动，可以看出尽管它们外在形象截然不同，但都是一个物体绕圆心不断地作圆周运动，受到一个始终指向圆心、大小不变、方向与运动方向垂直的力的作用，从而可以判断它们都是匀速圆周运动。教师还应善于创设实际问题情景或捕捉生活中的物理情景，引导学生进行观察、思考，运用抽象概括思维进行分析解答。如《超重失重》一节，教师可以让学生带着体重计到电梯中进行实验，通过观察实际现象，增强学生的感性认识和探索兴趣，然后引导学生抽象出物理模型，概括出物理规律。
参考文献
[1] 钟启泉,崔允氵郭,张华.基础教育课程改革纲要(试行)解读.上海:华东师范大学出版社,2001.
[2] 章志光.心理学.北京:人民教育出版社,2002.
[3] 蔡铁权,楼世洲.基础教育课程改革通识培训教程.杭州:浙江大学出版社,2004.
[4] 阎金铎,田世昆､胡卫平.物理思维论.南宁:广西教育出版社,1996.(责任编辑 孙晓雯)