1、察布查尔第三中学教学论文在物理教学中培养物理思维能力 学 期： 2014 年至 2015 年第一学期 姓 名： 王 维 内 容 摘 要创新思维能力是物理方法的升华，它是创造性地解决物理问题、发展理论的源泉。如果说物理思维模式是某一知识领域内较具体的基本的思维能力，那么，创新思维又是指导思维活动的策略，是思维活动中最关键的环节。创新思维能力的培养就是通过有目的、有系统的创新教学与训练，使学生树立创新意识，培养创新品质，开发创新思维，初步掌握创新技能技法，从而提高学生创新素质的一种新型教育。物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基础上建立起来的，它能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流。如
2、何在课堂教学过程中，把培养学生的创新思维能力和对于物理模型构建相互结合，相互联系，是一个比较值得探究的问题。关 键 词：思维模式 创新思维能力 物理模型的构建目 录内 容 摘 要 .I目 录 .II一、模式 1二、建立科学的物理模型可以提高学生理解和接受新知识的能力 4三、利用构建物理模型培养学生的创新思维能力 4四、在教学过程讲述前人构建物理模型的思路培养学生的创新思维能力 5五、创新思维能力在习题中构建物理模型的体现 5参考文献 6在物理教学中培养物理思维能力人类几千年的探索活动，汇集成今天这浩瀚无垠的知识海洋,不仅创造了各门学科坚实的理论基础和丰富的知识体系，而且形成了科学方法体系，成为
3、人类宝贵的精神财富和进一步探索科学奥秘的税利武器。法国科学家笛卡尔所说：“最有价值的知识，是关于方法的知识。 ”学生在校所能学到的知识很有限，而科学技术的迅速发展，要求社会成员具有较强的独立获取新知识、掌握新技术、解决新问题的创新能力。正如赞可夫所说：“无论学校的教学大纲编得多么完善，学生毕业后必然会遇到他们不熟悉的科学上的新发现和新技术。那时候，他们将不得不独立、迅速地弄懂这些东西并掌握它。 ”要迅速地弄懂这些新知识、新发现，掌握这些新技术，如果没有一套行之有效的科学方法是很难达到的。能力是人顺利完成某种活动所需的那些个性心理特征。科学知识和科学方法是形成能力的基础，没有知识就没有对问题的认
4、识和解决，也就谈不上能力。方法则是使知识和能力联系起来的桥梁。用集合的观点来看，方法是知识和能力的“交集” 。一般地说，如果一个人掌握了完成某种任务的方法，就意味着他实际上已经具备了完成这种任务的能力。人们完成某方面任务的能力强弱，与他们掌握完成这方面任务的方法的自觉程度与熟练程度是密切相关的。可以认为方法是能力的“内核” ，是对能力起决定作用的因素。一、模式思维是人脑加工信息得出科学结论的心智活动过程，一般说来，它包括若干个环节，形成连贯的思维操作序列或程序。在一定的知识度，每个智力维度包括 47 个智力因子。考虑到各智力因子的不同组合，共可形成 150 多个思维元素。对于简单的物理思维活动
5、，其智力构成仅对应于一个思维元素；对于复杂的思维活动，其智力构成需要用几个思维元素的组合来表示。物理教学中思维训练的任务，就是根据智力结构模型，在学生的大脑中塑造思维元素集合，形成完整的物理信息处理系统。领域内，思维活动中操作的程度是相对固定的，或者说遵循着某种格式，如同电脑解决问题时遵循软件规定的运算程序一般。这种程序化的思维格式，即思维模式。思维模式是较具体的东西，它跟知识内容紧密地联系在一起，属于最基本的物理思维能力。在中学物理领域内，重要的物理思维模式有以下数种：平衡非平衡模式、守恒不守恒模式、磁场模式、电路模式、光路模式，另外还有若干种不甚普遍的模式，均归入其它。思维模式是引导思维活
6、动演进的程序。当若干个个别的思维活动具有相同或类似的操作序列时，就可概括化为某种思维模式。概括的实例越多，概括化的程度越高，模式的适用范围就越广、越普遍，相应的思维水平也就越高。例如守恒不守恒模式不仅适用于处理力学问题，还可推广到热学的领域。各气体定律可纳入守恒定律的思维模式：当满足一定的守恒条件气体状态量的函数式（PV、PT、VT、PVT）的值不变。内能与热功的关系，可纳入动能定理的思维模式：对于选定的变化过程，状态量内能的改变等于过程量功与热量之和。引导学生对思维活动进行概括，是进行思维模式教学最有效的手段。现代心理学认为，中学生的思维水平处在由具体运思阶段向形式运思阶段过渡时期。在教学中
7、常发现，有不少学生遇到问题时，往往从某个特定的条件出发，找公式，计算，反复尝试不同的方法，最后求得解答。其思维操作冗长（其中不少操作是多余的） ，解法不具有普遍性，这些学生的思维水平尚处在具体运思阶段。另有一部分学生，他们解题时胸有成竹，几乎不需尝试，就以简短的程序得出答案，解法具有普遍性。这些学生的思维水平已发展到形式运思阶段。为了促进思维能力的发展，在教学中要善于引导学生概括自己的思维过程，把新事物纳入已有的思维模式之中，促使思维模式愈益普遍、概括化，这是培养物理思维模式开展思维训练的基本教学策略。思维教学要以模式训练为基础，在学生头脑中建立起思维定势。同时，又要贯彻发展的原则，培养凌驾于
8、模式之上的思维技巧，使学生掌握物理思维的精髓。现代心理学认为，认知的发展和成长产生于“平衡化”过程或“自我调节” 。当遇到的新事物与已有的认知不一致时，人们利用自我调节消除与给定信息中的不一致，来达到认知与客体的平衡，原来的认知就得到发展。如果在教学中向学生提出与已有的认知不一致的问题，同时引导学生成功地消除与已有认知的不一致，就能促使学生的思维技巧得到发展。平衡化，这是培养物理思维能力、开展思维训练的又一基本教学策略。思维品质又叫思维的智力品质，是思维发生和发展中所表现出来的个性差异。这种差异，不仅在物理思维中而且在一切思维活动中体现出来。目前，心理学界对思维品质的认识尚未统一，但就物理思维
9、训练而言，需要培养的思维品质成分主要有四种：周密性和广阔性、深刻性、灵活性、批判性。简述如下；周密性和广阔性它是指思维活动的思路广阔，考虑问题周到、精细，善于全面地考察研究对象，能从多种多样的联系与关系中去认识物理问题。为了培养思维的周密性和广阔性，在知识教学中，可采用联想教学法和类比教学法，发展知识的横向联系。在解题教学中可选用多答案题和陷井题，训练学生全面、细致地思考问题的能力。深刻性 人类的思维是理性思维，它集中表现在善于透过表面现象发现问题的本质，即善于用概念、规律去揭示问题的本质特征，预计事物的发展进程，这就是思维的深刻性。思维的深刻性集中体现出思维的概括特点。中学生常说，物理难学，
10、原因之一也就在于物理概念、规律的概括性强。培根说过，物理学使人深刻。可见物理思维对深刻性具有独特的要求。要培养学生思维的深刻性，在知识教学中要抓住物理概念、规律的本质属性与本质特征，将深刻的物理意义揭示得淋漓尽致。在解题教学中，要不断引导学生透过现象把握因果关系，摒弃问题的非本质特征，使之思考问题深谋远虑，发展思维的深刻性。灵活性 物理思维的灵活性指的是善于从旧的模式或通常的制约条件中解脱出来，随机应变地思考问题；能通权达变、不死守常规。灵活性的特点是多开端、精细和新颖，对应于一种推测、发散、想象、创造的思维过程。为了培养思维的灵活性，在知识教学中要抓知识之间的“渗透”和迁移，适当采用发现式教
11、学法。在解题教学中，通过一题多解、一题多变，培养发散思维，鼓励学生发展求异思维，挖掘新解题法，越独特越好。批判性 这是指思维活动中善于独立思考问题和精细地检查思维过程的智力品质。思维的批判性是思维过程中自我意识的结果，它起着定向、监控和调节作用。在教学中，要鼓励学生独立思考、不盲从、不轻信，敢于提出自己的见解，修正和发展前人的理论。要经常引导学生回顾自己的思路，不断分析解决问题所依据的条件，反复检查业已完成的工作，及时发现自己原有认识的错误和不足，不断加以改正和完善。意义 建立物理思维的智力结构模型是一项奠基性工作。教育的根本目标在于开发智力，培养能力，思维能力是诸种能力的核心，思维的智力结构
12、模型则是指导教师去培养学生思维能力的蓝图。在制订教学计划时，若能根据物理思维的智力结构模型把各个思维因子安排到教学大纲规定的各知识点的教学中，那么，在完成全部知识教学任务的同时，也就使学生获得了完整的物理思维能力。在进行教育目标检测时，根据模型确定各测试题所对应的智力因子，分析试题的答卷情况，就可以评估学生已达到的物理思维水平，并能发现具体的能力缺陷，及时补救。以本文所举“用两伏特表测电动势”一题为例，它对应于这样几个智子因子：掌握电路模式的能力；区分选取研究对象和应用比例法解题的技巧；以及灵活地思考问题的智力品质。若能正确解答该题，则可认为该学生在上述智力因子上已达到一定的水平。其次，根据思
13、维的智力结构模型开展思维训练，有利于提高学生的素质，并减轻学生的过重负担。目前，有相当一部分教师迫于升学考试的压力，总想通过大量的经验性练习提高考试成绩，搞“题海战术”，用各种名目的考试督促学生做大量题目。这样做的结果是，教师教得辛苦，学生学得痛苦，但成效不佳。因为做的题再多，总不能包罗所有具体问题。相反，过重的学习负担，使学习效率下降。如果根据模型的三个智力维度进行训练，培养学生的思维能力，就可以提高学习效率，使学生学得又快又好，为德智体全面发展创造条件。二、建立科学的物理模型可以提高学生理解和接受新知识的能力在培养学生的创新思维能力过程中，对于理想模型构建之后，有意识有目的的引导学生回到一
14、个实体之中，在讲述质点的概念之后，不只停留在一个概念上，该把这个知识概念转化为学生脑中的概念，并与实际问题相联系，这是一个从理论到实际的一个思维转化的过程，也是学生一种能力的培养，对学生来说有了一个借鉴的平台。我们在运动学中建立 “质点”模型时，用一有质量的点来描绘，这是对实际物体的简化。当物体本身的大小在所研究的问题中可以忽略，也能当作质点来处理。在分析例子时，什么样物体可以看作质点，什么样物体不可以看作质点，要从看作质点的条件上引导学生去思考去分析,突出它所处的位置和质量的特性。例如：我们骑自行车回家，从家里到学校整个运动过程中，研究自行车的位移与时间，自行车可以当作质点；要讨论自行车的轮
15、胎怎么样的运动，前后两轮的摩擦力的方向，则自行车就不能作为一个质点的模型来处理。在学生对这一模型有了充分的认识和足够的理解，为以后学习质点的运动、万有引力定律、物体的平动和转动，点电荷、点光源、弹簧振子、单摆、理想电流表、理想电压表等等奠定了良好的基础。使学生学习这些新知识时容易理解和接受。三、利用构建物理模型培养学生的创新思维能力物理模型的建立很具创新性，教师应该把建立物理模型的这种创新的思路启发地诉之于学生，这样对学生创新意识的培养才是有益的。构建模型就是将物理过程模型化，将一些复杂的物理过程经过分解、简化、抽象为简单的、易于理解的物理过程。例如，为了研究“带电粒子在电场中的偏转” ，我们
16、先将问题简化为下列两个过程：第一，带电粒子平行电场线方向受电场力作用，做匀加速直线运动；第二，带电粒子在竖直电场线方向不受力作用，做匀速直线运动。 我们把带电粒子在电场中偏转分解成两个理想模型，是一个学生已知并以构建的理论。可见，构建模型，不但可以使问题得到简化，还可以加深学生对有关概念、规律的理解，有利于培养学生思维的灵活性。利用“物理模型”培养正确的思维方法，从而培养创新思维能力。由于年龄的关系，中学生一般只注意知识的学习，并不关心自己的思维方法是否正确，指导学生运用正确的思维方法是培养学生创新能力首要任务。 “物理模型”的建立，也是一种严密的正确的思维方法，其思维过程非常明显，分析好每一
17、个“物理模型”的建立思维很重要，也是极好对学生的创新思维能力的培养。四、在教学过程讲述前人构建物理模型的思路培养学生的创新思维能力我们在课堂教学过程中，讲述前人的对物理模型的构建，对一个问题提出到这个问题的解决的思路及前人对这个问题是如何处理，这对处在这个年龄的学生，有积极的引导和模仿作用。物理模型是在不断完善发展的。随着社会的不断进步，人类对事物的本质的认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应地由初级向高级发展并不断完善。例如，原子模型的提出就是一个不断完善的过程。起初，人们认为原子是不可分的。直到 1897 年汤姆生通过阴极射线实验发现电子，揭开了原子结构的序幕，汤姆生认为：原子是一个球体
18、，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里，这就是汤姆生的“枣糕式”原子模型，此模型能说明原子是中性的，并能说明辐射电磁波形成原子光谱，但解释不了 粒子散射现象。卢瑟福进行了 粒子散射实验，他认为：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转，这就是卢瑟福的“原子核式结构”模型，此模型可以解释 粒子散射实验，还可以估算出原子核的大小，但与经典电磁理论产生了两个矛盾。玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的“轨道量子化”模型，这种模型的内容是三条假设：即能级假设、跃迁假设、轨道假设。从讲述原子物理中的原子结构到原子
19、结构模型的提出不是一步而就的，是一个演化的过程。对一个问题提出还得有质疑的能力，在质疑的过程中，学生的创新思维能力将会提高。五、创新思维能力在习题中构建物理模型的体现传统习题教学中,教师对解题很有见解，也很有水平，但在解题过程中，往往忽略了对学生如何建立合理的物理模型，不利于学生的正确思维能力的培养及独立分析能力、创新能力的培养。在分析习题中有极多的例子可以与学生已掌握的理想化模型相联系在一起，利用构建合理的物理模型，则可以有利于学生的创新思维能力培养。例 1 某一消防运动员从一平台上跳下，下落 2m 后双脚触地，接着他用双脚弯曲的方法缓冲，使重心又下降了 0.5m。在着地过程中，地面对他双脚
20、的平均作用力估计为：（ ）A 自身重力的 2 倍 B 自身重力的 5 倍 C 自身重力的 8 倍 D 自身重力的 10 倍 简析 这个问题以学生熟悉的生活中物理为背景，渗透了 高中力学中运动学规律、动能定理等知识及匀变速直线运动及质点等模 型。要求学生解答这个问题时，首先把人抽象为质点模型，人的运动抽 象为先做匀加速后做匀减速运动的运动模型。原型问题通过抽象后与如图所示理想问题（小球从高 H 处自由下落进入砂坑 h 深度，求小球在砂坑中受到阻力）类同，然后运用整体动能定理列出：mg(H+h)-FNh=0，解之：FN5mg。通过这个原型问题教学，训练了学生通过分析、近似、简化抽象物理模型能力，同时也认识到物理学知识的实用性，在分析问题过程中同时也对思维能力和相互联系能力进一步的体会。总之，在教学过程中，教师有目的有意识的引导学生将构建物理模型和培养学生的创新思维能力联系一起，是很有必要的，也是很重要的。参考文献1 黄国龙 物理竞赛辅导中培养学生创新能力教学初探 物理通报2004 年第 4 期2 黄国龙 创设实践型问题情景 培养学生的实践能力物理教师2002 年第 6 期3查有梁 物理教学论广西教育出版社 1996 年 4殷传宗 物理教育学研究四川科技出版社 1996 年 5乔际平 续佩君 物理教育学 江西教育出版社 1992 年
