首页 -> 2007年第11期

注重物理知识形成过程，培养学生思维能力

作者：陈丽丽

　　如何才能使学生在物理学习过程中思维能力得以提高呢？物理学的发展史告诉我们，物理概念、物理规律和物理实验等物理知识都是在特定的历史条件下、特殊的环境中由一些特殊的人发现、总结、完善的。建构主义理论认为知识是学习者在一定的情境中，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。新的一轮课程改革中，明确提出了：“要让学生感受、理解知识产生和发展的过程，培养学生的科学精神和创新思维习惯……”，明确地将“过程与方法”列为三个课程具体目标之一。因此，物理教学中必须要向学生展示物理知识的形成过程。在物理教学过程中，应积极营造探索创造的氛围，引导学生对科学探索进行再探索，对科学发现进行再发现，让学生沿着物理学家的足迹，领会他们独具匠心的创新意图，从而培养学生的思维。
　　本文主要阐述了在物理教学过程中，如何通过展示物理规律的建立过程和物理问题解决过程这两个方面，来培养学生物理思维能力，以期抛砖引玉。
　　
　　(一)展示物理规律的建立过程，培养学生思维能力
　　
　　展示物理规律的建立过程，不仅有助于加深对这些规律的理解，而且也有利于具体体会科学研究方法，了解物理学家的研究思想和研究方法，从他们的成功中获得启示，从他们的失误中吸取教训，从而有效地培养了学生的物理思维能力。因此，在高中物理教学中不能忽视通过物理规律的建立过程来培养学生物理思维能力的这一重要途径。
　　如在新课程人教版高一物理《自由落体运动》与《伽利略对自由落体运动的研究》这两节的教学中，笔者不仅引导学生探知自由落体运动是一种初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动；而且非常注重向学生展示伽利略的思维过程与实验过程：伽俐略首先否定了亚里斯多德关于“物体越重下落越快”的结论，然后运用数学工具得出初速度为零的匀加速直线运动x/t2=常量；进而用斜面实验验证物体从光滑斜面由静止开始下滑的运动符合x/t2=常量的规律；最后将斜面实验推广，得出结论：落体运动是匀加速直线运动。这样不但有利于学生更好地理解、掌握自由落体运动规律，而且能使学生领会伽利略的巧妙推理、数学模型、实验验证等一环扣一环，从而确定了人类研究物理的科学方法：“思维＋数学＋实验”；同时正是伽利略、牛顿等伟人的工作，才使“物理”从哲学中分离出来，而进入崭新的时期。对于这种一个划时代的“过程”如果不讲，不仅是物理知识宝库的空缺，更重要的是缺乏了科学知识熏陶与物理思维锻炼的机会。
　　又如在现行人教版高二物理《楞次定律——感应电流的方向》一节的教学中，笔者不仅帮助并引导学生正确理解楞次定律的内容以及掌握利用楞次定律判断感应电流方向的方法；更注重把“楞次定律”如何完美地通过对实验现象的分析、归纳、抽象、概括的规律建立过程，呈现给学生。要共同分析、探讨当年法拉第试图根据“引起感应电流的磁场方向及其磁通量变化”来总结“感应电流的方向”规律的实验和思维过程，然后引导学生去寻找与“感应电流的方向”有关的其它物理量，引出“感应电流的磁场及其磁通量”，再次探究两者的关系及规律，从而总结归纳出判断电磁感应中电流方向的定律——楞次定律。这样不仅把每个知识点的来龙去脉、发生与发展过程即概念的形成过程与规律的建立过程，都充分而又合理地展现在学生面前，而且能使学生体会到科学问题是怎样提出来的，从什么角度、用什么方法去研究，从而学到科学的方法。另外本节课应按照“提出问题、猜想假设、实验探索、分析讨论、归纳总结”的程序设计教学过程，要让学生知道“实验探索法”是物理学研究最基本、最重要的方法，从中体会到运用“实验法”研究问题的基本步骤。“实验法”不仅适用于物理学的研究，在其他领域和其他学科中，都是可以借鉴的。掌握这种方法，对提高学生的素质是大有益处的。
　　这样，既训练了学生的多种思维方法，提高学生的思维能力，又使得学生体会到科学方法对科学研究的重要意义，培养了学生严谨求实的科学品质。
　　
　　(二)展示物理问题的解决过程，培养学生物理思维能力
　　
　　学习物理学的最重要的目的在于应用物理原理解决实际问题和进行科学发现，因此在物理教学中，应充分展示应用物理原理解决实际问题和进行科学发现的思维过程，从而使学生的物理思维能力在实际应用中得到培养和锻炼。
　　如在现行人教版高三物理《重核裂变》一节的教学中，笔者除了介绍裂变、链式反应外，还用了相当的时间组织学生一起“制造一个原子和原子反应堆”。
　　学生不仅是在听故事，更是自己在“造原子弹”，做科学家……
　　
　　又如在现行人教版高二物理《回旋加速器》一节的教学中，若采用“讲解原理，介绍结构”的传统教法；很可能造成教师呆板地讲、学生被动地听的局面。学生所获得的知识是一些静态的知识（现成结论），而那些蕴含于研究过程中的动态知识（科学方法等）却得不到应有的开发。对于这节内容的教学，笔者是将本节课转变成一个问题：如何提高带电粒子的能量以适应现代高科技实验的要求？再根据这一问题的解决过程（如下图）来组织教学，将教材内容有机地划分成若干个探究阶段，并辅之以一系列环环相扣的问题。不仅拓展课题的探究过程，而且也扩大学生的活动空间，使学生在获取新知识的同时，还亲身体验到科学研究的思想方法，进一步培养了他们的能力。
　　
　　如果在课堂教学中长期注重这种思维的培养，学生的研究、处理物理问题的能力肯定会提高。
　　总之，在教学过程中，要特别重视科学家的思考过程、物理问题的解决过程，以及整个物理学的发展过程中那些最激动人心的“过程”。象卢瑟福发现质子的那一个“窗口”——铝箔的设计、测量光速的历史中斐索采用“旋转齿轮法”和傅科采用“旋转平面镜法”的设计、汤姆逊发明的质谱仪中的“速度选择器”的设计、贝克勒尔发现天然放射性现象的过程、正电子的由来，以及居里夫妇的“钋、镭”的发现过程，这些“过程”无不反映科学家非凡的智慧、高超的实验技能及伟大的人格。要教学生知识，更要教他们方法，而许多方法都是在这些过程中隐蔽着，只有充分展示这些过程，才能有效地培养学生的物理思维能力。