以培养学生思维能力为核心——“物理教学的基本特征”之三，本文主要内容关键词为：培养学生论文,之三论文,思维能力论文,基本特征论文,物理教学论文，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。
“物理教学的基本特征”教学理论的核心内容是：“物理教学要坚持以创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点的基本特征。”
“以培养学生思维能力为核心”是“物理教学的基本特征”教学理论的核心内容之一。物理教学为什么要以培养学生思维能力为核心？现代教育观物理思维能力的内涵是什么？新课程背景下如何有效地培养学生的思维能力？是值得广大物理教师思考和实践的问题。
一、思维能力是智力活动中的核心内容
1.思维能力是智力活动中的核心内容
我们党的教育方针是“使受教育者在德、智、体、美等方面都得到发展，成为有社会主义觉悟的有文化的劳动者”。
人的智力应包括五种基本因素，观察力、记忆力、想象力、判断力和思维能力。而其中的思维能力应成为智力的核心内容。这是思维的作用所决定的。一方面，各种智力活动都需要围绕思维活动来进行，都受思维能力的制约和支配。思维对各种智力活动产生深刻影响。另一方面，其他智力活动为思维提供可进行加工的信息原料，并提供动力资源。智力活动中的观察力、记忆力、想象力、判断力，都必须有思维参与。一旦离开思维，智力活动就会停留在较低的层次上。从某种意义上讲，思维能力决定人的智力活动的水平。
爱因斯坦曾说过：“一个人如果懂得了学科的基本原理和学会独立思考的时候，他就找到了属于他自己的道路。”
2.思维与知识的关系
对于思维而言，大量的知识储备是必需的。没有知识经验，思维就难以发挥作用。杜威曾说过：“我们可以有事实而没有思维，但我们不可能有思维而没有事实。”思维能力的高低取决于主体的知识结构和文化背景。一个人所拥有的知识经验是他思考问题、解决问题的基础。思维能力的培养和发展也不能离开主体对知识的掌握而孤立地进行。
掌握了科学知识，就有可能指导知识应用于新的问题情境。一个科学知识贫乏的人，头脑中只有凌乱的处于低级的自然状态的信息堆积，而没有系统的知识体系的储存，是不可能站在巨人的肩膀上的。科学合理的知识经验的积累，是思维能力发展的前提和基础。因此新课程实践中我们要注重知识与技能的培养目标的有效落实。
3.思维能力可以培养
已故科学家钱学森认为：“从最广泛的意义上讲，从唯物主义的思想讲，思维当然有规律，因为思维也是一种客观现象，而一切客观的东西及其运动都有自己的规律，思维当然也不例外。”
纵观人类文明史，一个民族要想站在科学的最高峰，这个民族中就必须有一大批具有创新思维能力、创新精神和实践能力的人才。知识的应用、知识的更新靠人的思维实现，科学的发现和技术的发明靠人的思维实现。
具有较强思维能力的人，才能够发挥其聪明才智，才能够具有创新精神，因此培养学生的思维能力是实施新课程的重要目的之一，新课程下的物理教学要以培养学生思维能力为核心。
二、物理思维能力的内涵
在具体的物理课程的学习中，物理思维能力主要应包括如下几个方面：
1.抽象与概括能力
(1)抽象是指抽取事物的本质属性，撇开非本质属性的思维过程。
中学生的物理抽象能力主要表现在建立物理模型、物理概念和将实际问题转化为物理问题的能力。
教学中，物理概念的建立常常用到物理抽象，如：建立机械波的概念时，教师要引导学生将绳波的“绳”抽象为一个质点组；再如，建立电阻的概念时，脱离所有的导体，而抓住其中共同的“电压与电流比值”的意义。
教学中要引导和培养学生将实际问题转化为物理问题的能力，这属于物理抽象能力。例如：讨论风力发电的问题时，要将“风”抽象出一个“风道模型”；讨论关于“电磁炮”“电磁船”等问题时，要将它们抽象为通电导线在磁场中受安培力和导体在磁场中切割磁感线的运动的物理问题。
(2)概括是指在思想上把从某类个别对象中抽取出来的属性推广到该类的一切对象，从而形成关于对这类对象普遍性认识的思维过程。
中学生的物理概括能力主要表现在：将同类物理事件概括为普遍结论的演绎能力、迁移能力。
教学中，物理概念、物理规律的建立过程常常用到概括，如：建立弹力概念时，要将物体发生弹性形变时，对使它形变的物体所施加力的作用进行概括，从而形成拉力、压力和支持力等概念。
［例］2009年11月，中国教育学会物理教学专业委员会举办的全国中学物理教师首届名师赛上，获得一等奖的昌平一中的韩宁老师，在楞次定律的教学中，引导学生“在磁铁的运动与感应电流之间找一个中介物即磁场”。从而使学生总结概括出，原磁场与感应磁场之间存在“增减反同”的规律，为建立楞次定律打下很好基础。
2.判断与推理能力
(1)判断是指肯定或否定某事物具有某种属性的思维过程。中学生的物理判断能力主要是对命题的正确与否做出判断。
(2)推理是指由已知的判断（前提）推出新判断（结论）的思维过程。
2010年，北京新课程高考考试说明中，将推理能力描述为：“根据给定的情景，利用已知的知识、方法，针对问题进行逻辑推断、归纳和论证，并得出正确结论的能力。”
中学物理学习中，推理用得很多。学生回答问题、演算习题、进行论述等都需要运用推理。学生出现的错误，常是推理方面的原因，不是前提错了，就是推理不合逻辑。教师要善于洞察学生出现的问题，做有针对性的指导，培养学生的推理能力。
教学中，教师要引导学生用有意义的词语来代替物理符号，这对培养学生的推理能力很有好处。
3.分析与综合能力
(1)分析是指在头脑中把事物的整体分解为部分或者把整体的个别特征、方面分解出来的思维过程。
(2)综合是指在头脑中把事物的各部分联系起来，或者把事物的个别特征、方面结合起来的思维过程。
分析是为了综合，综合依据分析。中学物理学习中的分析综合能力主要有如下几个方面：
①能够对所遇到的问题进行具体分析，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有关条件。找出物理状态与物理过程之间的联系。
②能够把一个复杂问题分解为若干个较简单的问题，找出它们之的联系：
［例］质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上。平衡时，弹簧的压缩量为
，如图1所示。一物块从钢板正上方距离为3的A处自由落下，打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动，但不粘连。它们到达最低点后又向上运动。已知物块质量也为m时，它们恰能回到O点。若物块质量为2m，仍从A处自由落下，则物块与钢板回到O点时，还具有向上的速度。求物块向上运动到达的最高点与O点的距离。
图1
此题是一道比较复杂的综合题。要解决此题，关键是要将整个过程分解为几个简单的物理过程：第一个过程，物块做自由落体运动；第二个过程，两个物块发生碰撞；第三个过程，两个物块与弹簧发生相互作用。然后需要确定状态与过程之间的联系。
对中学生来说，最后的环节是要能够将上述三个过程遵从的规律以数学的方式进行表述。在表述的过程中将题目隐藏起来的弹性势能进行明示。
4.比较与鉴别能力
(1)比较是指确定被比较事物的共同点与不同点。
(2)鉴别是指根据不同事物的特点，在认识上加以区别。
有比较才有鉴别，要鉴别就得进行比较，比较与鉴别互相联系。
物理教学中常常需要比较物理概念的不同特点，比较物理规律的适用条件，比较物理模型的异同，比较物理现象的差异，比较物理过程的特殊性等等。通过比较形成认识，通过比较形成鉴别。
如，教学中将电势、电势差、电动势等概念，速度、速度变化量、速度变化率等概念，简谐振动图象与波的图象，机械能守恒定律与动量守恒定律等内容进行比较。有助于学生加深对物理概念和物理规律的认识和理解。使之在应用这些概念和规律解决问题时能够关注它们的特殊性。
5.直觉与想象能力
(1)直觉是指未经充分逻辑推理而形成的感性认识。
(2)想象是指人对头脑中已有的表象进行加工改造，创造出新形象的心理过程。
直觉与想象都是对客观现实的反映。有人说，“直觉是创造性思维的集中体现”，“想象力是记忆力的高度爆发，丰富的想象力是创造力的基础”。尽管直觉形成的是感性认识，尽管想象形成的是一种新的形象，但往往都是十分宝贵的。物理学史中一些科学家的发现、发明就是凭借直觉和想象而完成的。教学中对一些学生给出的看似不太符合逻辑的说法和结论，不能简单、武断地给予否定。
6.应用数学解决物理问题的能力
中学物理学习中的应用数学解决物理问题的能力主要有如下三个方面：
(1)能够根据具体的问题确定物理量之间的关系，进行推导、求解和论证，并据结果得出物理结论；
(2)能够运用图象描绘物理情景，描述物理规律，反映物理过程：
(3)能够运用图象、函数关系进行表达、分析，能够利用图象探究物理规律。
图象可以创设情景，图象可以描述规律，图象可以反映物理过程，图象可以帮助人们解决问题，利用图象可以探究规律。
教学中，如果能够引导学生将物理事实、物理现象、物理情景、物理图象，数学表达式等之间进行转换，则可加深对物理概念和物理规律的理解，提高解决问题的能力：
［例］电池甲和电池乙的电动势分别为
和
，内电阻分别为的
和
，若用这两个电池分别向某一电阻R供电时，这个电阻所消耗的电功率相同。若用电池甲、乙向另一阻值略大的电阻供电的电功率分别为
和
，已知
，则下列判断正确的是( )
这是一道电学题，经验证明，一般的学生通过数学演算，很难做出正确的判断。其原因主要是此题可利用的公式很多，如闭合电路的欧姆定律的几种表达式，电阻消耗功率的几种表达式，加之两个闭合电路形成的表达式之间进行演绎推理比较，一些学生难以完成。如果利用伏安特性曲线，如图2所示，则可比较直观地将两个闭合电路的工作状态做出比较，大大降低运算的难度。
图2
2009年11月全国中学物理教师首届名师赛中，获得一等奖的广东教师张喜林，利用电流传感器绘制出如图3所示的电路，在开启和断开瞬时两支路电流变化图象。图象将瞬间变化的电流展现出来，形成鲜明的对比。在此基础上张老师组织学生进行讨论，使学生对自感现象形成认识，收到很好的效果。
图3
在物理思维能力中，是否还应有“物理语言的应用能力”“获取新知识的能力”“创造性思维能力”等，还没有完全思考清楚，此处无法阐述，望同行指教。
三、课堂教学中有效培养学生的思维能力
教学中培养学生的思维能力，使学生进行主动的思考是前提，教师进行有效的启发是关键，让学生经历一定过程是保证，让学生实践解释能够凸显效果。
1.使学生进行主动的思考，是培养学生思维能力的前提
教学中没有学生主动的思考，不是真正意义的学习活动。使学生进行主动的思考是培养学生思维能力的前提。如何使学生进行主动的思考呢？教学实践表明，为学生创设问题情景是使学生进行主动思考行之有效的方法。为什么问题情景能使学生进入思考状态，在本年度第一期《物理教学》中已做叙述。2009年11月全国中学物理教师首届名师赛中，一些教师为学生创设了很好的问题情景。
图4
以上图4所示这些问题情景很好地激发了学生的学习兴趣，使学生产生解决问题的期待，促使学生进入主动的思考状态。
2.教师的有效启发是培养学生思维能力的关键
(1)教师的有效启发能促使学生深入地思考。
课堂教学的重要任务是有效地培养学生独立思考的习惯和深入思考问题的能力。良好的思维习惯和深入思考问题的能力是使学生变得聪明、变得智慧的重要基础。教师的启发就是要善于提出具有针对性、能引发学生进行深入思考的问题。面对问题，学生积极、主动地调用头脑中的知识背景，与新问题发生联系，根据概念和规律做出推理和判断，确定解决问题的方案，通过探究，形成相应的结果。这些活动对培养学生的思维能力有很好的作用。
［例］2009年11月全国中学物理教师首届名师赛上，北师大实验中学的王运森老师，利用实验和恰当的问题设计使学生很受启发，并进行理性的思考。课上斜面实验让学生看到不争的事实，使学生的思维插上翅膀。
图5
演示1：先在对接斜面上铺一块棉布，从一侧斜面上的某一高度处释放一个小钢球，观察小球的运动情况，用一面小红旗标记出小球到达另一侧斜面最高点的位置。
演示2：把棉布拿下来，在比较平滑的轨道上再做一遍。
演示3：在从同一高度释放小球之前，先把另一侧斜面的倾角减小，用小红旗标记小球运动的最远距离的位置。
演示4：从斜面的同一高度释放小球，小球从斜面上滑下，在水平面上运动，最终从水平面上飞出。
王老师所做的一组演示实验，很有层次、很有逻辑，为学生理解伽利略理想实验打下了基础，两面小红旗，使实验大为增色。
恰当的问题设计，使学生进行深入的思考：
“进一步减小斜面倾角，小球运动的距离会变得更大。当一侧斜面的倾角减小至0时，会有什么现象呢？”面对这样的问题，学生需要进行理性的思考。这种思考显示思维的力量，对学生来说，这种思考是提高思维能力的很好经历。
“伽利略能够超越前人的认识，原因之一就是他在研究方法上与亚里士多德不同，有什么不同呢？”这是一个非常深刻的问题，对学生来说有较大难度。基于前面教学的效果，同学们比较顺利地完成了这个问题。在我看来，完成这个问题是本节课中教学最成功的标志之一。
课堂上一系列问题的设置，使学生进入思考状态，一些问题引发学生进行深入的思考，因此有效地培养了学生的思维能力。
(2)教师的有效启发能使学生获得成功的体验。
启发，就是要在学生处于“愤”的心理状态之时，即心求通而未得其意之时，教师给予适当的指导，使学生“开其意”，即学生能够理解和想通学习的内容，这时学生的心理会感到怡然和满足。
启发，就是要在学生处于“侧”的心理状态时，即口欲言而未能之时，教师给予恰当的指导，使学生能够“达其辞”，即能够用自己的语言进行理解性的解释和说明，这时学生的心理会感到安然和愉悦。
启发，就是要在学生处于“举棋不定”的心理状态时，即设计不出解决问题的方案或是判断不了方案优劣的状态之时，教师给予适当的指导，使学生能够“解困惑”，即学生能够明确解决问题的方案，这时学生的心理会感到释然和坚定。而这些体验是使学生进行积极的思维活动最有效的心理需求和基础。
3.经历有效学习过程是培养学生思维能力的保证
学习，是新旧知识经验之间双向的相互作用的过程，也就是学习者与学习环境之间的相互作用的过程。
每个人都有各自的认知体系，而认知体系是每个人经过独立思考后建构和完善的。教学过程中，教师不可能代替学生感知，不可能代替学生观察，不可能代替学生思考，不可能代替学生用任何一个规律去解决任何一个问题。教学中，一定要让学生经历上述诸如观察、感知、思考等过程，教师不能越俎代庖，否则事倍功半。
4.“实践解释”，有效培养学生的思维能力
教学中，组织学生“实践解释”，能够有效地培养学生的思维能力。“实践解释”就是“要用自己的语言把物理学中的事情说清楚”。“说清楚”是最终的表现，但要“说清楚”必须经历相应的思维过程，因为思维的表达是借助语言而实现的。将要“说清楚”的内容向人们去说，使得人家也懂了，那么说明你是真懂了，真“说清楚”了。
心理学家克布森曾做过如下实验：他将电极置于被试者口中，舌根和喉部肌肉的收缩与扩张活动所引起的电能变化通过一敏感的扩大器在仪表上显示出来。实验者给被试者提供一些问题，如要求做心算题或回忆诗歌，但不许发声回答。结果发现，被试者开始思考，仪表指针摆动量大增，而思考结束，指针也复原。这表明，人在思维时伴随有内部言语活动，只是未表达到发声的程度而已。人在思考时，言语运动器官的活动受到抑制，起作用的是一种不出声的内部语言，思维即借助于这种内部语言来进行，这是由语言本身具有的概括性所决定的。当我们考虑十分繁难的问题的时候，我们甚至大声地说出话来。
解释过程是一种十分有效的思维活动。人们都有这样的体会，如果能用语言把物理情景、物理过程描述清楚，甚至把它们翻译成图解的形式，说明对物理事实和物理过程有了认识，问题基本上得以解决，并且对这类问题会形成很好的记忆，这是思维产生的结果。至于解释的方式，中学物理教学中解释的问题等内容在《物理教学》2006年第7期中已做阐述。
思维是宇宙中物质“运动的基本形式”之一，是“地球上最美的花朵”！让我们在新课程背景下，努力培养学生的思维能力，为实现人才强国的宏伟目标而努力。