物理思维与素质教育，本文主要内容关键词为：素质教育论文,思维论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
高中物理教学中如何全面提高学生的物理素质，让学生在物理学的“大森林”中自由狩猎。教师在物理教学中讲授物理知识的同时，更应自觉注重物理思想方法的教育，用物理思想方法来武装学生的头脑，全面提高学生的物理素质。
（一）
培养和训练学生的物理思想方法是一个渐进的，逐步深化的过程，需贯彻在整个高中物理教学的过程之中，乃至更高阶段的物理学习之中。本文从培养和训练学生的物理思想方法这一角度着手。探讨高中物理教学中一些主要物理思想方法之一——物理思维；各个教学环节中如何实施；以及与素质教育的关系。
物理科学以基本概念作为理论的出发点，通过物理概念的正确运用和表述，作出物理过程的判断和使用逻辑思维的推理导出各种物理规律，解决具体的物理问题。在这一过程中，需要付出艰苦的物理思维劳动。即物理思维——理论到实践——物理素质教育的核心。
（二）
在高中物理教学中，培养和训练学生正确的物理思维能力，要求物理思维有严密的逻辑性，使物理思维的过程合乎科学性。爱因斯坦说过，“科学家的目的是要得到自然界的一个逻辑上前后一贯的摹写。逻辑之对于他，有如比例和透视规律之对于画家一样。”(1)物理思维能力是物理素质教育的核心，是最困难，却又最有意义的一环。物理思维能力的提高是渐进性的，不能操之过急，不能拔苗助长，只能施肥培养。在整个高中物理教育中，要特别注意以下三个方面的培养和训练。
1.比较和类比；
人类认识是从区分事物开始的。要区分事物，首先就要进行比较，有比较才有鉴别。通过比较确定物理概念、定律和规律的相同点和不同点。这是深化物理认识的必由之路，是避免机械理解和教条的唯一方法。例如：速度与加速度两个物理量的比较；各种力的三要素的比较；功和能的比较；电场和磁场的比较。
比较最重要的功能在于：发现相近物理概念、物理现象、物理过程和物理规律的相异点。在高中物理教学中，尤其在复习课中，用比较法罗列两类物理量，对各自的产生过程、性质、作用，逐一比较。加深学生对物理概念的理解，实现周期跃迁的目的。
类比是根据两类不同的物理过程，找出相似或相同点，从而推出它们之间在其他方面相似的一种科学方法。是立足于已有物理现象认识的基础上，进一步发展物理认识的有效试探方法。在物理学习与研究中具有启发思路，提供线索，举一反三，触类旁通的作用。例如；机械波与光波（电磁波）的类比。对于光波的认识过程，首先认识与机械波相同的属性，如直线传播、反射、折射、干涉、衍射等。经过更深入的研究，才认识到光波的横波性，偏振等深一层次，直至波粒二象性。原于核与电子之间的吸引力，和太阳与行星之间的万有引力，都遵从与距离的平方成反比的规律。这一类比导致卢瑟福提出原子结构的行星模型假设。类比是提出科学假设的一条重要途径。
在高中物理阶段中，采用类比方法进行教育，在比较相近，比较小的范围内作类比，是一种切实可行的科学方法。例如：万有引力与库仑定律的类比；机械波与光波（在几何光学，物理光学范围内）的类比；原子的行星结构模型与太阳系的类比；光的微粒说——波动说——波粒二象性历史发展的类比。
2.归纳和演绎：是人类认识过程的基本思维方法之一，归纳就是从个别事实中概括出一般原理的一种思维方法和推理形式。而演绎则与归纳相反，是从一般到个别的思维方式和推理形式。
整个高中物理教学过程基本上是这两类推理的过程。从物理现象出发归纳得出物理概念和基本定律。又从物理概念，基本定律出发，演绎得出各种物理过程的物理规律。其中演绎法尤其适用于物理习题的解答中。爱因斯坦说过：“科学家必须在宠杂的经验事实中间抓住某些可用精密公式来表示的普遍特征，由此探求自然界的普遍真理。”
例如：学生反映高一物理中，运动学一章公式繁多，记忆和运用难度高。这一章中匀变速运动的基本公式，加上自由落体，乃至初速为0时，各种运动规律（位移，速度比），所有公式可有近20个之多，再加上以后的平抛，斜抛，运动合成与分解等公式，确实很多。在教学中，最基本的公式只有二个，即a=Vt-Vo/t，和矢量合成法则，然后根据图象就可演绎推出匀变速运动的四个基本公式。由特定初始条件，可进一步演绎推出各种运动规律。演绎简化了各种繁复的运动规律，加深对匀变速运动基本公式的理解，减少了机械记忆的负担。
3.分析和综合：人类的认识过程是一个由现象到本质不断深化的过程。在这个过程中，从现象到本质，从具体到抽象的飞跃是以分析为主的。一旦达到对事物本质的认识，更重要的是用本质去说明原有的现象，甚至更深层次的现象。这个过程中就以综合为主。人的认识就在分析——综合——再分析——再综合的过程中不断前进。
高中物理教学中，最困难的教学是综合性习题的教学，是学生觉得最困难的问题。分析和综合就是解决这一难题的最有力的工具。
综合性习题解答首先是分析，即把复杂问题通过分析，加以分解，每一个小问题与简单明了的物理概念，公式和定律有机联系起来。逐个加以解决。在教学中我常讲“世上无难题，关键在疱丁”培养学生成为一个优秀的疱丁，就是提高学生分析问题的能力，树立信心的最佳方法。
（三）
教学过程中，把分析方法与具体的物理过程相联系。即讲清分析的具体方法。例如：在运动学中，分析方法的具体化就是画出物体运动过程的简图，然后逐个分析运动过程中的各个物理量，找出已知量与未知量的关系，搞清时间与时刻，位移差和时间差，就能解决综合性的运动学难题。再如，在动力学中，分析方法的具体化就是隔离体的受力分析。气体性质教学中的P.V.T.物理量在各个坐标系同的表示和转换。电磁学中，通过左右手法则实现电场与磁场之间的联系等等，都是分析方法的具体化。
综合在认识论上优于分析。即“思维既把相互联系的要素联合为一个统一体，同样也把意识的对象分解为它们的要素，没有分析就没有综合”，它恢复并把握事物的联系，从而在物理事物的认识上更深化，更抓住本质。有些综合性习题涉及力学，电磁学，或者热学，把各个方面的物理规律综合在一个习题之中，通过分析之后更需综合，抓住物理规律的联系，培养和训练学生的综合能力。这类习题的共同点就是根据已知物理量，需要推知较多的间接已知物理量，才能找出与未知物理量之间的桥。善于综合就在于掌握与正确应用物理公式和规律，找出间接已知物理量的过程。
“一题多解”和“一题多变”是培养综合能力的具体方法。通过“一题多解”和“一题多变”可以综合联系物理概念，物理定律和物理规律，从而形成整体合力，开拓学生的发散性思维能力。如果在实践上，培养和训练学生自编习题，对培养学生的综合能力收效将更明显。这一方法可明显加强学生重视物理现象分析，改变只抓数据，不抓道理的“题海”战术。又可增强学生收集，挑选资料的能力，锻炼创造性思维的能力，达到加强对解决物理问题最优化的训练。自编习题最重要的目的是在于消除习题的神秘感，树立信心，培养学生独立思考和判断能力。爱因斯坦说过“发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考和工作，他必定会找到他自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化”。
实践性习题：培养学生实验的综合能力，开拓学生的创造性思维能力。例如：用各种不同的方法测定重力加速度。要求学生写出实验目的，原理，器材，步骤，结论。由于学生自行设计实验方案，选择实验器材，设置实验装置。对于培养学生的科学态度和研究能力具有十分重要的意义。但在目前教材中，这一部份的内容太少，有时为了应付考试，还会人为地删除，这是十分可惜的。
培养和训练学生物理思维能力，是物理素质教育的核心，是解决应试教育弊端的最佳途径。要求学生：
(1)提高思维的敏捷性，即提高思维问题的速度和灵活程度。
(2)提高思维的科学性，即思维要符合严密的逻辑性。
(3)提高思维的深化性，即逐步提高思维的抽象程度和思维活动的广度和难度。
(4)提高思维的发散性，即提高思维的创造精神和思维活动中独立分析的能力和批判能力。
（四）
高中物理教学中，为了全面提高学生的物理素质，还应该从以下几个方面进行物理思想方法培养和训练。
(1)物理实验——物理素质教育的基础——培养学生动手和动脑能力：让学生养成在日常生活中精于观察，勤于思索的习惯。加强实验教育，重视分析实验原理，实验关键和实验误差。实验中注意科学态度与方法。培养实验创意，对“新”的甚至出错的实验现象给予足够的重视，养成抓住机遇，研究新原因的习惯。
(2)物理抽象——物理概念和理论——用系统科学方法学习物理概念，物理定律和物理规律。注重物理抽象，深刻了解物理概念产生，形成的思想方法，达到最优化掌握物理知识。
(3)物理数学方法——犀利武器——充分认识数学方法在物理学中重要作用的同时，注重数学结果的物理铨释。
(4)物理学史——物理学发展过程——逐步树立辩证唯物世界观。