高中生物理抽象思维能力现状与探析

培养和发展学生的各种思维能力，是物理教育的重要目标之一[1]。新课程改革下，高中物理课程目标提出：“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”。很显然，养成良好的思维习惯，培养学生的思维能力是物理教学的关键。在物理学中，抽象思维具有十分重要的作用，它不仅是提出物理问题、建立物理概念、获得物理规律、系统物理知识及解决物理问题的重要思维方式，而且也是学好物理知识，培养各种能力的重要手段和必要条件[2]。我们依据物理学科的特点和中学物理教学实际，对高中生物理抽象思维能力进行了调查，并对存在的问题进行了探析，从而为更好地研究物理思维打下良好的基础，也为培养中学生抽象思维能力提供依据。

一、研究方法

1.被试选取

我们以山西省临汾市一所普通中学高一、高二理科班的学生作为研究被试，高一年级随机选取两个班共83名学生，其中男生41名，女生42名。随机选取高二理科班两个班共40名学生，其中男生23名，女生17名。高一、高二学生都在进行着新课。

2.测量量表

根据物理思维理论，在和学生以及优秀教师座谈的基础上，我们设计了高中生物理抽象思维能力量表。我们通过调查认为：中学生物理抽象思维能力主要从思维的深刻性、灵活性和独创性这三个品质来考察。对大量的物理试题进行了筛选、改编、自编，请有经验的专家和任课教师对试题进行反复审核，并考虑到实验的目的、对象、时间等各种因素，最后确定了12个题目。该量表的信度为0.758（利用α系数法估计）。

3.测验及评分

测验时间为120分钟，测验过程中有测验编制人员和任课教师监考，在测验之前进行了预测。测验中，大部分考生心理状态良好，发挥正常。

由于本次测验不同于一般的心理学测验，评分由测验编制者一人按照事先确定的评分标准进行，重点考察学生解决问题的思维过程，根据测试题反映出来的思维品质给分。

4.数据统计

研究者统一将评分结果输入计算机，并用SPSS13.0、MicrosoftExcel对收集的数据进行统计与分析。

二、高中生物理抽象思维能力现状

1.高中生抽象思维能力三个品质的分析

（1）深刻性品质分析

深刻性品质是物理思维最基本的品质，它反映思维的抽象程度和逻辑水平，以及广度、深度和难度[2]。在考查学生物理思维深刻性品质上，我们主要从学生能否正确分析研究对象、能否排除多余条件干扰、能否挖掘物理问题中的隐含条件等入手分析。

如：A、B是两个长方形物块，叠放在水平地面上，如图1所示，F是作用在B物块上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动。让学生分析A、B间的摩擦系数μ1、B与地面间的摩擦系数μ2的大小。

我们旨在考查学生能否正确分析研究对象，我们发现，高一年级得分率50%，高二年级得分率75%。不管是高一年级还是高二年级，出现问题的大部分学生是对A、B间的摩擦系数μ1不会分析，即不能正确分析研究对象。这些学生认为A和B以相同的速度作匀速直线运动，则F=（mA+mB）gμ2，而A、B间的摩擦系数μ1却束手无策，不会以A物体为研究对象进行分析。说明这些学生思维的深刻性还有待于提高。

再如：一物体在相同的水平恒力F作用下，从静止开始运动，先后分别沿光滑水平地面和粗糙水平地面移动了相同的距离，F做功分别为W1和W2，则W1与W2大小关系？

这个问题旨在考查学生能否排除多余条件的干扰，结果发现，高一年级的学生得分率为80%，高二年级的学生得分率为90%，尽管从得分率上能够看到大部分学生已经能够排除无关因素的干扰，但还是有少部分学生不能够注意到“沿光滑水平地面和粗糙水平”其实在这个问题里面是干扰项目，做错的学生基本认为W1

（2）灵活性分析

物理思维的灵活性是思维深刻性的基础上引申出来的一个思维品质，它反映了一个人的思维灵活程度。物理思维灵活程度也是决定抽象思维高低的另一个重要品质。考查学生思维灵活程度，我们主要看学生能否根据问题的需要选取研究对象，是否善于处理部分与整体的关系，灵活应用隔离法解决物理问题以及对物理问题能否灵活的分析和综合等。

如：如图2所示，A、B两物体叠放在水平面上处于静止状态，请问B物体受到地面的摩擦力的方向情况如何？

从学生的回答情况看，高一和高二学生在这个问题上的得分率非常低，仅仅有几名学生能够正确分析出结果，大部分学生不是向左就是向右，认为向左或向右的学生都是着手进行受力分析A物体或B物体，只有个别学生能从整体上考虑，选取较好的研究对象。从中能够看到学生的思维灵活性需要提高。

再如：如图3，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F1=10N，F2=2N，若撤去力F1，则木块在水平方向受到的合力为多少？

这个问题考查灵活分析物理过程的能力，高一年级学生得分率为60%，高二年级约75%。答错的学生基本上有两种情况：6N、10N。认为是6N的同学，他们认为：物体在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态，则摩擦力为8N，如果撤去F1，支持力不变，摩擦力也就不变，故F合=F摩-F2=6N。认为是10N的学生与认为是6N的学生正好相反，他们认为：摩擦力8N的方向与F2的方向一致，所以撤去F1以后，合力为摩擦力和F2的和，即10N。从上面能够看到，这些学生不能够很好地分析撤去力F1前后的过程，总认为撤去以后还有摩擦力。

（3）独创性分析

物理思维的独创性表现在独立思考问题，善于创造性地分析问题和解决问题。物理思维独创性品质是反映学生物理抽象思维能力高低的主要指标之一。我们通过分析学生能否从新的角度去分析问题以及提出问题的新颖性等来考查学生思维的独创性品质。

如：如图4所示，有两个阻值分别为20、30的电阻串联在电路中，请你任意补充一个条件，提出问题，然后解答（至少选择两种做法，但要求每次补充不同类型的条件，提出不同的问题）。

从学生的答题情况看，补充条件时很多学生围绕补充电流求电压或补充电压求电流，只有个别的学生考虑电阻和功率等方面。我们能够看到，学生不能够从比较新的思路提出补充条件，不能够提出比较新颖的问题，说明学生的独创性品质还需要培养。

再如：已知地球半径R=6400km，试估算地球大气层空气的总重量。请把你计算大气层空气的总重量思路写出来。

通过测试发现，两个年级基本上有这样几种情况，有思路的大概有两种，就是从压强的角度考虑，另一种就是从大气层对地面的压力与重力之间的关系去考虑。其他很多同学几乎就没有思路。综观两个年级，高二年级在这个问题上能有基本思路，而且也比较新颖的约占60%，但是完全有正确思路的约占10%；高一年级有基本思路的约占50%，完全有正确思路的约占5%。高二年级相对来说比高一年级的独创性要高一些，但是中学生的独创性品质还需要加强。

2.高一、高二学生的物理抽象思维能力比较

表1高一、高二学生的物理抽象思维能力显著性检验

由上表可知，高一学生的物理抽象思维能力总平均分为28.63分，接近50%（总分60分），高二学生物理抽象思维能力总平均分为31.17分，高于50%，说明高中生已具有初步的物理抽象思维能力。高一、高二学生的成绩差异显著，即学生的抽象思维还在发展。

3.高一、高二物理抽象思维能力单项因素发展比较

调查结果显示，高一学生和高二学生之间在各种品质上没有显著性差异（P>0.05）。不管是高一还是高二学生，深刻性比灵活性和独创性得分高，灵活性比独创性分数低。总的来说，高二学生比高一学生的每一个因素的分数都高，说明高二学生比高一学生整体思维能力强。

4.高中生物理抽象思维能力性别差异比较

我们分别对高一和高二男女生物理抽象思维能力、三种思维品质进行了统计分析，结果显示，高一学生三种品质及其总成绩，男生的平均分均比女生的高些，但是男女生在物理抽象思维和三种思维品质没有显著性差异（P>0.05），女生总的平均分和标准差均没有男生的高，说明女生没有男生的抽象思维能力发展的快。高二学生三种品质，除灵活性外，男生的平均分均比女生的高些，灵活性女生虽然比男生高，但是也不明显，在总成绩方面，男生在平均分和标准差方面均比女生高，但是男女生在物理抽象思维和三种思维品质没有显著性差异（P>0.05）。

从高一和高二性别差异看到，中学生在抽象思维能力上，男生比女生在各种品质上的分数稍高些，但是没有显著差异（P>0.05）。

三、分析与讨论

通过研究可以得出以下结论：

第一，高中生已初步具备了物理抽象思维能力，但还未成熟；

第二，在物理抽象思维品质方面，深刻性优于独创性，灵活性比其他两种品质稍差一些；

第三，高二学生的物理抽象思维能力优于高一学生，且有显著性差异；

第四，为有效地培养中学生的物理抽象思维能力，需转变教学观念，改进教学方法。

通过上述研究，我们针对高中生物理抽象思维能力的现状、对物理抽象思维能力的培养提出几点建议：第一，思维能力是智力和能力的核心（林崇德，1992），因此，我们要围绕高中物理课程标准培养目标，以思维能力培养为核心，提高全体学生的科学素养；第二，结合物理学科的特点，教给学生思维的方法；第三，具体的教学过程中，要有意识地训练和培养学生的思维品质，提高学生的思维能力；第四，教师要转变教学理念，综合运用各种教学方法，为提高学生思维能力寻找突破口；第五，培养学生的思维能力要结合学生身心发展的特点。

参考文献

[1] 胡卫平.高中生物理抽象思维能力发展研究.心理发展与教育，1999（2）.

[2] 胡卫平.中学生物理抽象思维能力的培养.物理教师，2002（8）.

（责任编辑 杨 子）