物理教学中培养学生的抽象思维能力

刘金花

抽象的逻辑思维能力是开发智力的关键.在高中物理教学中应提高学生抽象的逻辑思维能力,特别是理论型逻辑思维能力.因此,高中物理教改也应把提高学生的逻辑思维能力放在首位.高中物理教学如何提高学生抽象的逻辑思维能力呢?

任何一门科学都是由基本概念、基本规律、基本方法等组成的.概念、规律、方法等是相互联系的,不同的概念、规律、方法之间也是相互联系的,从而形成了该门学科的知识和逻辑结构.因此,从教学必须发展学生思维能力上来说,正如布鲁纳所说:“不论我们选教什么学科,务必使学生理解该学科的基本结构.”这也符合现代系统科学(控制论、信息论、系统论)的观点,系统科学认为结构与功能是对立统一的.不掌握该学科的结构,就难以发挥该学科的功能.不仅如此,任何系统都是有结构的,系统整体的功能不等于各孤立部分功能之和,而是等于各孤立部分功能的总和加上各部分相互联系形成结构产生的功能.数理学科更是如此.布鲁纳写道:“制订物理学和数学课程的科学家已经非常留意教授这些学科的结构问题,他们早期的成功,可能就由于对结构的强调.他们强调结构,刺激了研究学习过程的人.”可见,教育学家、心理学家强调“结构的重要性”是受到物理学家、数学家的影响,特别是受到爱因斯坦的重大影响.爱因斯坦强调指出:“科学力求理解感性知觉材料之间的关系,也就是用概念来建立一种逻辑结构,使这些关系作为逻辑结果而纳入这样的逻辑结构.”还指出:“科学是这样一种企图,它要把我们杂乱无章的感觉经验同一种逻辑上贯彻一致的思想体系对应起来.在这种体系中,单个经验同理论结构的相互关系,必须使所得到的对应是唯一的,并且是令人信服的.”由此可见,无论是物理学的学科特点,还是现代认知心理学和现代系统科学的研究成果都强调了“结构的重要性”.高中物理教改,必须从本学科的特点出发,以辩证唯物主义观点和历史唯物主义观点为指导,以心理学特别是现代认知心理学的科学成果为理论依据,以现代系统科学的方法论为依据来进行.由此必须对物理的教材、教法进行新的处理,必须建立起一套有效的检测、评价系统,对教学过程进行有效的控┲.就此谈几点粗浅的看法.

一、关于教学内容

在物理教学大纲规定的范围内,可以对现行物理教材进行一番加工改造,突出结构,强调对抽象思维能力的培养.

1.建立高中物理的整体知识和逻辑结构系统;同时建立各部分(力学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子物理等)的子结构和子系统以及各章节的结构.并与学生的认知过程相适应.

2.实验应包含在上述系统中,构成不可少的组成部分.同时应强调通过实验培养学生抽象的逻辑思维的能力.改变传统的认为观察和实验是不依赖于理论的观点,改变那种认为实验方法的本质是完全离开理性的体系,单纯起着事实的裁判作用的观点.随着实验研究对象远离人们直观经验的领域,特别是现代物理学实验的发展,使人们愈来愈认识到实验与观察依赖于理论,实验所获得的认识实际上受制于仪器和实验设计中所包含的假设,是不可能摆脱理性思维的指导的.尤其是高中物理,由于实验设备的限制,学生又没有误差理论的系统知识,往往对于实验原理、实验得到的数值(哪怕是不准的)都抱着轻视的态度,而集注意力于操作上,这对于培养和提高学生抽象思维能力是不利的.为此,高中物理实验的重点,应放在实验的设计思想、仪器的原理以及在中学仪器条件下对实验数据的认识和处理上,而不应仅仅停留在操作和观察上.

3.例题和习题的配制应包含在上述系统中,构成不可少的组成部分.教学中最重要的任务是概念的形成和问题的解决.概念不仅是学科结构最基本的要素,是“框架”的“交结点”,而且还是思维的“细胞”.而问题的解决,即应用,也是思维的过程.统计表明,仅就中学生而言,掌握归纳推理的水平略优于掌握演绎推理的水平.实践中,我们也常常发现就多数学生而言,从自然现象和实验归纳出概念和规律,学生掌握较好,而运用概念和规律去解决问题则困难较大.这是由于演绎推理较之归纳推理可以通过多种形式来表现,掌握起来也复杂,因此,就需要有意识的多加指导和训练.

4.关于物理学史的教育,也应从有利于培养学生抽象思维能力加以组织.大家知道,从物理学发展史来看,“结构”是随着物理思想和对物理概念的理解更加深化而发展的,不是一成不变的.适当地、完整地围绕某一部分物理知识(如力学)介绍这种发展,较之分散地介绍某一部分历史事实,更有利于学生思维的发展.

二、关于教法

1.从有利于提高学生抽象的逻辑思维能力出发,增强学习的目的性、方向性,应该让学生知道学习过程、思维过程、思维的形式和方法,以调动其自觉性、主动┬.只有自觉地遵循思维规律来进行思维,才能使概念明确、判断恰当、推理合理、论证得法,具有抽象逻辑性,培养出深刻性的思维品质.班级授课,以课堂教学为主的教学形式没有改变.具体的课堂组织形式可以不同.但从着重思维能力的培养上看,似乎更重视每学期一部分“结构”建立开始的绪言课,结束时的复习课.以及对实验课和习题课有关思维方法和物理方法的指导,与教材处理的原则一致.

2.因材施教,开展课外活动.使他们不受思维定式的约束.大力培养他们的直觉思维和创造性思维.强调直觉思维是爱因斯坦科学观的一个重要特征.“物理学家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律,由此,世界体系就能用单纯的演绎法建立起来.要得到这些定律,并没有逻辑的道路.只有通过那些以对经验共鸣的理解为依据的直觉,才能得到这些定律.”探索就得用直觉思维,整体的、跳跃的、猜测的、以知识结构为根据的直接而迅速的认识.