培養(yǎng)物理思維能力提高物理學習水平

1、培養(yǎng)物理思維能力提高物理學習水平,陜西省教育科學研究所梁放,學生物理學習的現狀,許多學生反映物理難學，普遍存在物理成績上不去的現象同其他學科相比成績偏低甚至偏低幅度較大，呈現學科間的顯著不平衡。 調查發(fā)現，他們的學習動機、學習態(tài)度、學習表現都比較好。 為什么會出現效果與動機的明顯反差呢？促使我們不得不從思維能力、學習方法上尋找原因。,思維能力：指人們在工作、學習、生活中每逢遇到問題，總要“想一想”，這種“想”，就是思維。

2、它是通過分析、綜合、概括、抽象、比較、具體化和系統化等一系列過程，對感性材料進行加工并轉化為理性認識及解決問題的。我們常說的概念、判斷和推理是思維的基本形式。無論是學生的學習活動，還是人類的一切發(fā)明創(chuàng)造活動，都離不開思維，思維能力是學習能力的核心。,思維能力和科學方法,思維能力和科學方法,科學方法：是指人們在認識和改造世界中遵循或運用的、符合科學一般原則的各種途徑和手段，包括在理論研究、應用研究、開發(fā)推廣等科學活動過程中采用的思路、程序

3、、規(guī)則、技巧和模式。簡單地說，科學方法就是人類在所有認識和實踐活動中所運用的全部正確方法。 物理思維能力：是指根據物理的概念、規(guī)律、儀器和實驗規(guī)范，以及相關學科知識作工具，使用物理學的方法進行思維的能力。,,買土豆的故事這就是思維，思維停留的層次，決定了人生達到的高度。,以三種學生為例：第一種學生聽課不見得多么認真，課后不見得多么努力，每次考試總是前幾名；第二種學生聽課努力，課下認真，總不是前幾名；第三種學生課上不努力，

4、課下不認真，永遠不是前幾名！,學生物理學習的現狀,第一種思維是，問這是什么？那是什么？就是人本能的求知欲。這是人最簡單的思維方式。第二種思維是，問為什么？產生這種思想的人是在探究，并且想知道答案。這種思維具有了探究性。第三種思維是，如果老師告訴他這道題選A，他會問為什么為什么是A不是B？如果是B怎么樣？如果是C又會怎么樣？B和C錯在哪里呢？ 如果孩子把思維觸角延伸到這個層次，我們說他的思維就有了批判性。這種思維就叫做批判性思

5、維。,學生物理學習的三種思維方式,物理學史的教學可增強學生對所學知識的懷疑和批判精神 物理學發(fā)展的歷史向我們顯示了這樣一條真理：有條件的有懷疑的思考，不迷信權威，這是科學能不斷向前發(fā)展的動力。然而在現實的物理教學中，在紛至沓來的新概念、新術語、新公式、新定律面前，學生逐漸形成了這樣的觀念：這就是真理，學習它、記住它。久而久之，歷史性的、進化著的科學理論被神圣化、教條化，學生不知道這個理論從何而來，為什么會是這樣。這種以灌輸為目的的教

6、學不自覺地剝奪了學生的懷疑和批判精神，致使大多數學生對科學家和科學理論永遠懷著一種崇敬心情，這種心情扼殺了學生發(fā)現問題、提出問題的積極性，從而抑制了學生的科學精神和創(chuàng)新能力。,培養(yǎng)學生的批判性思維,物理學史的教學可增強學生對所學知識的懷疑和批判精神 在物理學發(fā)展的進程中，有許多史實向我們表明，物理學家的批判精神，是促使物理學向前發(fā)展的動力，如伽利略對亞里士多德的懷疑和批判，推翻了錯誤的落體定律和強迫運動定律，得出了慣性定律，為牛頓

7、力學的建立打下了理論基礎；愛因斯坦拋棄了牛頓的絕對時空觀，得出了相對論；普朗克否定了傳統的能量是連續(xù)的觀點，得出了量子論……在物理教學中滲透這些物理學批判性發(fā)展的精彩事例，能促使學生養(yǎng)成獨立思考的習慣，提高善于提出科學問題的靈性和聰慧，使他們的思想沉浸在好奇之中，永不閉塞懷疑的目光。,培養(yǎng)學生的批判性思維,物理學史的教學可增強學生對所學知識的懷疑和批判精神 在物理教學中滲透物理學史教育，還能夠使學生深刻認識物理學理論的發(fā)展、變化過

8、程，體驗到科學理論不是一成不變的，它是不斷發(fā)展的、進化的。沒有任何一個物理學理論可以被看作是最終完滿的，因為它的內容的有限性總是和可能觀察到的無限豐富多樣性相對立的，人們在一定條件下的物理學認識只能是近似的、相對的。這種有意識地對學生進行辨證唯物主義真理觀的教育，能清除學生對物理學知識絕對化、僵化的理解，也可以防止學生不加限制地機械搬用物理定律、公式去解決問題。,培養(yǎng)學生的批判性思維,重視錯例評講 進行錯例的分析，可以培養(yǎng)學生勇

9、于質疑的精神，掌握多種思維方法，從本質上把握物理過程，能從各種復雜的因素中抓住主要矛盾，而不是機械地套用公式。使學生不易受到無關因素的干擾和迷惑，實現能力的提高。 錯例包括兩種：一種是題目本身存在問題；另一種是表面上正確、實際上錯誤的解題方法或過程。題目本身存在的問題，可能是不存在真實解，也可能是未考慮到特殊情形，還可能是題目本身的描述含有不確定成份等。 另一種錯例主要來源于學生。教師要善于從學生的回答和解題中發(fā)現各種典型的

10、、隱蔽的錯誤，引導學生從不同的角度質疑、論證、剖析。在習題課教學中，還可以充分展開學生的發(fā)散思維，引導學生針對一個問題提出新的變式，并引導學生質疑這一變式的真實性和可能性。,培養(yǎng)學生的批判性思維,將原始物理問題引入教學 所謂原始物理問題，是指自然界及社會生活、生產中客觀存在且未被加工的物理問題；而許多物理習題則是指從實際問題中經人為加工出來的物理問題。,培養(yǎng)學生的批判性思維,趙凱華教授指出：“在我們的教學中，同一問題，既可以把原始的

11、物理問題提交給學生，也可以由教師把物理問題分解或抽象成一定的數學模型后再提交給學生。習慣于解后一類問題的學生，在遇到前一類問題時，往往會不知所措?！?“我們反對‘題海戰(zhàn)術’，反對針對某類考試或題庫的應試教育。但是做題畢竟是學生學習過程中比較主動的環(huán)節(jié)，學習物理，不做習題是不行的。但做習題不在于多，而在于精?！?我們主張要做題，但并不贊成搞題海戰(zhàn)。因為題海戰(zhàn)盲目追求解題的數量，不重視解題的質量，使學生根本來不及對習題以及與習題

12、有關的問題進行思考。,將原始物理問題引入教學正因為是原始問題，有許多次要因素的干擾，學生必須排除一些不重要的因素，使問題簡化，并且不同的人可能從不同的角度提出多種解釋，哪種分析或解釋是可能的，哪種存在問題?這些都會引起學生的懷疑和論證的欲望，在具體問題的分析和討論中，學生的批判性思維品質和質疑的精神會得到較好的培養(yǎng)和鍛煉。原始問題的來源可以是教師平時觀察發(fā)現的，也可以是學生提出的。為培養(yǎng)學生發(fā)現問題的能力，教師要鼓勵學生多觀察、多留

13、心身邊的現象，把發(fā)現的疑惑及時記錄下來；教師定期把學生的問題收集起來，相對簡單的問題，可以穿插在平時教學中解決，涉及知識面廣、對思維活動要求較高的問題，先公布給學生，讓學生有必要的思想和知識準備，以便實現高質量的課堂研討，更好地發(fā)揮討論的作用。,培養(yǎng)學生的批判性思維,將原始物理問題引入教學,培養(yǎng)學生的批判性思維,,教育部《基礎教育課程》雜志對2011年新課程高考試題進行“紅黑榜”式點評之后，又對2011年全國各地中考試題進行了點評。為此

14、，中國物理教學專業(yè)委員會在學會網站上舉行了高考題、中考題的“最佳題”和“欠佳題”評選活動。 以上舉措對2012年高考和中考試卷命題有很好的導向作用，從而對今后高、初中教學產生積極影響。 對“最佳題”的評選中，實踐意識是其中一個重要的方面。,,,,2011年第4題：悉尼科技大學的研究小組研發(fā)了一種獨特的復合材料——石墨紙，如圖所示.其成分以石墨為主，薄如紙張，比鋼要堅硬10倍且輕巧，還可以回收再利用，未來應用非

15、常廣泛. 下列說法錯誤的是 （ ） 與同體積的鋼相比，石墨紙的質量較小 與鋼相比，石墨紙的硬度較大 石墨紙是一種環(huán)保材料 石墨紙是絕緣體，不易導電,2011年第4題：悉尼科技大學的研究小組研發(fā)了一種獨特的復合材料——石墨紙，如圖所示. 其成分以石墨為主，薄如紙張，比鋼

16、要堅硬10倍且輕巧，還可以回收再利用，未來應用非常廣泛. 下列說法錯誤的是 （ ）A. 與同體積的鋼相比，石墨紙的質量較小B. 與鋼相比，石墨紙的硬度較大C. 石墨紙是一種環(huán)保材料D. 石墨紙是絕緣體，不易導電,點評：石墨烯紙是近期科技研究的重大成果，這種

17、以石墨為主的新型材料，其強度達到極高水平，抗拉、抗彎，且重量輕、可回收，把它用在飛機、汽車制造中不僅能大大提升產品性能，而且減少了碳排放，其獨特的熱學和電學性能使得它在電子和家電產品中也大有用武之地，這種材料的誕生將可能引起制造業(yè)的一場革命。相關兩位研究人員由此獲得了2010年諾貝爾物理學獎。把這種科研成果的信息導入到中考題中，無疑對教學具有積極意義。 通過什么途徑使中考物理試題承載這些信息？這是試題設計者所面臨的問題。《物理課

18、程標準（實驗稿）》在“物質的屬性”二級主題中，要求學生“能描述物質的一些屬性”、“了解物質的屬性對科技進步的影響?！庇纱耍囶}設計者選擇了以“屬性”為切入點，把石墨烯紙的密度、硬度和導電性等作為選擇題的選項。由此建立科技成果和課程內容之間的關系， 這是一種很有智慧的設計。,促進科學方法教育,研究問題要有科學的思維方法，解決問題要有正確的工作方法。從一定意義上說，方法就是能力，掌握什么方法，就具備什么能力。 物理課程標準就把“

19、過程與方法”作為課程的目標之一，使其和“知識與技能”、“情感、態(tài)度與價值觀”并列，這進一步體現了人們的物理教育理念有了新的發(fā)展。,近似估算法 物理估算一般是指依據一定的物理概念和規(guī)律，運用物理方法和近似計算方法，對所求量的數量級或近似值進行大致的推算。靈活地運用物理知識對具體問題進行估算是綜合素質的重要體現。,促進科學方法教育,,,設計有趣的（意料之外）的研究問題,人類通向深海的道路十分崎嶇和艱難，其原因之一，是深海的海水壓力大得

20、令人難以置信，人要潛入深海，是一個高科技難題。2011 年，我國自主研制的蛟龍?zhí)栞d人潛水器潛入了5 km級的深海中，敲開了這一神秘“龍宮”的大門。深海5 km意味著什么？有人說，設想你在5 km深的蛟龍?zhí)枬撍髦邪岩恢荒_伸到外面的水里，海水對你腳背的壓力相當于1 000 個人疊起來踩在你的腳上！海水壓力果真有這么大嗎？,,,,轉換法 有些物理現象我們不易覺察,這時運用轉換法,便會顯得很明了、易懂。如我們用電流的熱效應、化學效應、磁

21、效應來顯示電流的存在;我們用放入其中的小磁體(針)受到力來驗證磁場的存在;用磁體能吸引大頭針的多少來比較磁體磁性的強弱等都是利用轉換法的思維方法。,促進科學方法教育,促進科學方法教育,（2007年31題）小剛同學由“金屬導體的電阻一般隨導體溫度的升高而增大”聯想到：鉛筆芯也是導體，鉛筆芯的電阻與它的溫度之間是否也存在這種關系呢？于是，小剛和幾位同學一起進行了“探究鉛筆芯的溫度變化對其電阻有何影響”的實驗.（1）實驗思路：保持鉛筆芯兩

22、端的電壓不變，給鉛筆芯加熱，測出不同__________時通過鉛筆芯的電流，根據電流的變化情況，得出鉛筆芯電阻大小與其溫度變化的關系.其依據是：電壓一定時，電阻越小，電流_____.（2）小剛設計了如圖所示的電路. （3）主要實驗過程：①先將H型鉛筆芯接入電路，閉合開關，測量并記錄通過它的電流；②用酒精燈給鉛筆芯加熱，使鉛筆芯的溫度逐漸___________，每隔10s測量

23、并記錄通過它的電流； ③再分別將HB型、2B型鉛筆芯接入電路，重復以上實驗過程.（4）下表是小剛他們記錄的實驗數據：分析表中數據可以初步得出：鉛筆芯的電阻隨溫度的升高而________.（5）你認為小剛他們的實驗存在什么不足，寫出其中一條：__________________.,,在實驗設計思路中，著重考查學生思維轉換的過程，即給鉛筆芯加熱，實為使鉛筆芯的溫度變化; 根據電流的變化情況，反映出鉛筆芯電阻大小的變化。,極限法

24、 所謂“極限思維”,就是根據變化發(fā)展的事物,在特定的條件下,具有一定的發(fā)展速度而產生的一種思維模式。即借助對事物發(fā)展的極限這一特定情形加以考察分析,從而實現認識事物發(fā)展的一般規(guī)律。 初中物理中的光速、絕對零度、絕對真空、超導等都是極限問題。聲音不能在真空中傳播便是用極限思維方法推理而得。 在解決實際問題的方法中,如巧妙運用連續(xù)變化至極限的極限值,可能會將復雜的問題簡單化。,促進科學方法教育,,,物理學中的科學研究方法教