中学物理教学中的逻辑方法教育，本文主要内容关键词为：逻辑论文,中学物理论文,方法论文,教学中论文，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。
《全日制义务教育物理课程标准》指出，在义务教育阶段，物理课程价值的主要表现之一，就是“通过科学想象和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”，从而强调了科学方法教育的重要性。在初中阶段，需要学生了解的物理科学方法主要有：观察的方法、实验的方法、逻辑的方法、数学的方法。本文试从中学物理教学中的逻辑方法教育谈几点认识。
一、中学逻辑方法教育的意义
逻辑乃英文logic的音译，是一门研究思维形式及思维规律的科学，以推理形式为主要研究对象。导源于希腊语logos，有“思想”“思维”“理性”“言语”等含义。从根本上讲，逻辑是“理性”“思想”的起点和支柱，它是人们独立思考的基本方法和起点。怀疑的能力、思考和创造的能力都由此而生。检讨当今我们的教育，从小学、中学到大学，充斥的是知识和观念的灌输，而大量的知识和观念，缺乏的正是逻辑等方法的支撑。我们常常沾沾自喜于我国中小学生比美欧等国的同龄人基础扎实且知识面宽广，但那不过是对前人知识的重复记忆而已；属于学生们独立思考的东西又有多少？学生们敢于挑战权威的独立精神、怀疑精神又有几分？我们有无数的学生在国际奥林匹克竞赛中获奖，却为什么本土上始终培养不出真正创新的诺贝尔奖获得者？作为占世界人口四分之一的大国，这是一种怎样的惭愧与悲哀？我们喊了多少年素质教育，但素质教育难道就是琴棋书画音乐舞蹈？
一个人失去逻辑思辨能力，一个人就失去独立思考和创新的灵魂；一个国家和民族失去逻辑思辨能力，这整个国家和民族就失去独立思考和创新的灵魂。而我们的逻辑教育，绝不应该只是对少数人教几门逻辑课程就万事大吉，而是要把逻辑广泛地贯穿于学科教育和日常生活的一切领域。课程标准中所含的逻辑方法教育的意义就在于此。
二、物理与逻辑方法
列宁说：“任何科学都是应用逻辑。”从实验研究到物理概念的建立、物理规律的发现、物理理论的创立和突破，都离不开逻辑的方法。功的概念引入的比较、物理学科的分类、统一场论的综合、居里夫人发现镭的渐近归纳、基本粒子是可分的演绎推理、伽利略的“理想实验”、惠更斯光声现象的类比、波尔量子假说、波普尔的猜想反驳模式等，都是在感性认识的基础上充分运用比较、分类、分析、综合、归纳、演绎、理想化、类比、假说、科学想象等逻辑方法，才能完成物理知识体系的飞跃。因此，科学的方法比成果更有价值。
物理教学不只是传授科学知识，更重要的是进行科学方法教育。中学物理逻辑方法教育不仅是素质教育的一项重要内容，也是克服只重视知识的传授而忽略科学方法教育的一项重要措施，更是提高学生科学素质的重要途径。而由于逻辑方法教育中最重要的特点是思维活动，这就要求我们的物理教学应加强逻辑思维的训练，启发学生完成由直觉思维到逻辑思维的转换，使学生处于积极的思维状态，让他们运用逻辑的方法去探求、去发现。
三、中学物理教学中常用逻辑方法的形式及应用
初中物理课程中没有专门介绍逻辑思维方法，只是将其镶嵌在物理的教学过程之中。而熟悉解决物理问题常用的几种逻辑思维方法，并有意识地主动灵活地把它们运用于物理的学习之中，是提高学习效率，学好物理的前提。因此教学时，应注意教材和练习中的相关内容，将逻辑的方法发掘出来，适时地介绍给学生。
1.比较与鉴别
所谓比较，是确定事物异同关系的思维过程和方法，是根据一定的标准，把彼此有某种联系的事物加以对照，从而确定其相同与相异之点。鉴别是通过比较的方法来辨别事物的共同点和差异点，因此，要鉴别就得有比较，有比较才能鉴别。
比较和鉴别的方法是中学物理中经常应用的一种科学思维方法，不论在物理基本理论的学习中和解答物理习题的过程中常被广泛应用。
例如，重力和压力是两种很重要又很相近的力，有些时候学生很容易混淆。要弄清楚这两种力的概念的区别，就可以采用比较和鉴别的方法，着重从以下几个方面加以阐述：①力产生的原因不同。重力是由于地球的吸引而使物体受到的力；压力是由于物体间相互挤压发生形变而产生的力。②施力物体不同。重力的施力物体是地球；压力的施力物体是与支承物相挤压的物体。③力的大小、方向、作用点不同。重力和压力的大小都与物体的质量有关，在一般情况下重力并不等于压力；重力的方向始终竖直向下，压力的方向始终垂直于受力物体表面；重力的作用点在物体的重心，压力的作用点在支承物表面上。通过这几个方面的比较，我们就能很好地鉴别重力和压力，对重力和压力的概念的理解就更深刻更透彻。
用比较和鉴别的思维方式，在解答物理题目时，比较题目所给物理条件的差异，比较题目所阐述的物理过程在不同阶段的特殊性等等都能使我们更快地确定解题思路。
2.分析和综合
所谓分析，就是在头脑中把复杂的事物分解为若干个属性、方面、部分来研究。在中学物理中就是把复杂的物理现象或物理过程分解成一系列简单的现象或过程，再对这些现象或过程进行研究，从中找出影响它们的主要因素和次要因素，为认识和解答复杂的物理现象或过程准备必要的条件。
与分析相反，综合是在头脑中把被研究的事物的各个属性、方面、部分结合起来。在中学物理中经常把相互有联系的几个个别物理现象或物理过程，联系起来考虑，从而对事物的整体，有一个全面的、完整的、本质性的认识。
分析与综合，贯穿在整个认识过程中，它们彼此相反而又互相联系，没有分析就无法综合，就不可能对事物的整体有完整而又正确的认识。
例如：在分析物体的运动状态时有这样一个问题：水平道路上行驶的汽车，熄火后，汽车的速度为什么会减小并最终静止？只有对汽车由运动到静止这一过程运用分析与综合，才能对汽车的运动状态的变化有正确的认识。汽车在竖直方向上受到向下的重力和地面的向上支持力，水平方向上只受到一个与运动方向相反的地面给的摩擦力——这是运用分析法。而根据牛顿第一定律，竖直方向上是一对平衡力，对汽车的运动状态没有影响，水平方向上受到的那个摩擦力由于与汽车运动方向相反，阻碍汽车运动，因而汽车的速度会逐渐减小并最终静止——这是运用综合法。
由此我们看到，在学习物理的过程中，总是既运用分析又运用到综合的方法，分析为综合提供基础，综合又为深入地分析创造前提，两者相辅相成。分析与综合的思维方法，又是解答物理习题的一种重要而又基本的方法。
3.归纳和演绎
所谓归纳，是从个别到普遍，由特殊到一般的推理过程，物理学中常以观察和实验为基础从一些个别物理现象或特殊的物理过程中，推论出普遍的一般性的结论或原理。
演绎则与归纳相反，它是从一般到个别（特殊）的推理过程，是从一般的原理、定律出发，去认识新的、特殊事物的思维方法。演绎推理在物理学的理论分析研究中占有很重要的地位，它是获取新知识、认识新事物的一种重要的方法。
例如：在探究串联电路的电流规律时，首先分别做几个特殊实验。说明将电流表串接于电路的任一地方电流表的示数都相同。然后，归纳出一般结论：“串联电路中的电流处处相等”。初中物理教学中，探究“凸透镜成像的规律”“串并联电路电压的规律”“光的反射规律”“杠杆的平衡条件”等等，都是运用了归纳的研究方法。
例如，在讨论瓶盖起子是省力还是费力杠杆时，前面已有一般的判断（动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆）为前提，而分析出瓶盖起子是动力臂大于阻力臂的杠杆，所以瓶盖起子是省力杠杆。这个讨论就是采用演绎推理的方法。
4.转换和等效替代
所谓转换，是指有的物理现象不便于直接观察，有的物理量不便于直接测量，通过转换为易观察或测量的与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的研究方法。等效替代，则是指在保证某一方面效果相同的前提下，用理想、熟悉、简单的物理对象、物理过程、物理现象来替代实际、陌生、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的研究方法。
例如：在初中物理教学中，通过墨水的扩散现象来认识分子的无规则运动；通过观察验电器上箔片的开合判断物体是否带电；通过电流产生的（热、磁）效应来判断电流的存在；通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小；通过煤油温度的变化来判断电流产生热量的多少；通过磁体会使小磁针发生偏转来判断磁场的存在；通过比较电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱等等；都是转化法思想的体现。
转换的思想在生产、生活中有重要的意义。例如：高电压强电流电路的直接控制很危险又高成本，那么用转换控制的思想，通过利用低电压弱电流电路来间接控制高电压强电流。
例如：在电学中研究复杂电路时，根据电流从某一点到另一点走向的效果相同，引入“等效电路”的研究方法；在研究电阻的串联与并联时，用一个“等效电阻”来替代两个或几个串联或并联电阻；在研究几个分力的共同作用效果时引入“合力”概念。这都是等效替代的方法。
5.分类和类比
所谓分类，就是把较为复杂的事物的构成按某个统一的标准划分成若干类别，然后分门别类逐次进行说明的方法。这种说明方法既使学生了解了事物的概貌特征，又通过分类介绍，使学生掌握不同类别的差异性，从而把握其物理特征。类比则是通过借助一个人们比较熟悉的对象的某些特征，去对照另一个有相似性的对象的某些特征上的相同，从而推出它们在其他特征上也相同。根据事物的属性、特征、表象的相同或相似性，将其归为一类，进而研究它们的共通性的方法。
认识和研究物理现象、概念和规律时，将它们与生活中熟悉且有共同特点的事物和现象进行灵活、合理的分类和类比，有助于学生的理解。
例如：在初中物理教学中，将声音按人们的感受频率范围分为超声波、声波、次声波；将透镜按中间与边沿的厚薄分为凸透镜、凹透镜；将物质按状态分为固态、液态、气态；将固体按有无熔点分为晶体、非晶体；将材料按导电性能分为导体、半导体、绝缘体等等。都用了分类的方法。
例如：在初中物理教学中，研究电流时类比于水流；学习电压时类比于水压；研究分子内能时类比于物体的机械能；学习大气压时类比于液体压强；研究电磁波时类比于水波等；都是用到了类比的研究方法。
6.理想化和科学想象
理想化，是指把研究对象的一些次要因素舍去，抓住主要因素，对实际问题进行抽象化处理后再现原形本质的方法。科学想象是人们在思维中塑造的实验，它是在观察实验的基础上忽略次要因素，进行合理的想象加推理得出结论，以认识事物的本质的方法，它既要以实验事实作基础，又不能直接由实验得到结论。
例如：在初中物理教学中，用一个点来表示物体；用杠杆来描述转动物体；用光线来描述光；用磁感线来描述磁场；用力的示意图来描述力；推导液体的压强公式时选取的“液柱”等等；都是属于将研究的对象理想化。
例如：牛顿第一定律的推导，让小球从同一斜面的同一高度静止滚下，平面越光滑，运动距离越大，如无摩擦小球永远匀速运动下去——合理外推（科学想象）。又如“真空不能传声”也无法直接用实验验证，只有在实验基础上通过科学的想象加推理才能得到。这都是科学想象的研究方法。
总之，学生只有逐渐掌握了物理的思维方法，才能运用学得的知识去解决实际问题，去探索新的知识；只有对这些方法的不断了解、积累和熟练，才能尽快地获取知识。这才是我们物理教学和物理教师的希望之所在。