对高中生物理思维培养方法的若干思考

苏昭辉

高中学生正值逻辑思维的形成期，具有精神旺盛，思维活跃，可塑性强的特点。高中物理作为一门自然科学，思想性、方法性较强，对于培养学生良好的思维习惯、科学的态度和创新精神意义重大。在新课程改革深入开展的今天，如何在教学中突出思维方法的地位也已成为一个不可回避的话题，在此笔者就结合教学实践来谈一谈物理思维方法的衔接问题。

一、合理建模，科学抽象，在理想状态下思考问题

学习和研究物理问题总是从理想化的物理模型和过程开始的。经过科学抽象而构建出的物理模型和物理过程会大大简化物理问题而又避免产生较大的偏差，特别是研究对象是特别复杂的实际问题，更应该先建模然后根据实际问题对结果加以修正。比如，理想气体就是对实际气体的理想化，忽略了气体分子的体积和分子之间的相互作用力，常见的把氢气、氧气、氮气等在常温下都可视为理想气体，这样处理起问题来就简单多了。高中阶段的气体问题通常来说都可以用理想气体状态方程来分析和处理。但是，我们在教学过程中应该明确告诉学生，如果气体所处环境发生了变化，是在低温高压环境下，就不能再用理想气体状态方程来求解了，因为这时分子之间的引力和斥力都不能再忽略了，需要对理想气体状态方程加以修正和推广，进而得出大学物理当中的范德瓦耳斯方程。

现行的高中物理教材当中，涉及了大量的物理模型，如质点、点电荷、核式结构等，也有大量的理想化过程，如匀速直线运动、匀加速直线运动等。实际上这些知识在初中物理教学中就已经开始初步涉及。所以在初中物理教学过程当中，教师就应该逐渐地引导学生完成物理模型的建立，引导其形成自主思考问题、主动抽象实际问题的能力。这样的话，学生就会形成一定的科学抽象和合理简化的能力，到学习高中物理时，就不会感觉陌生。当然在高中物理教学当中，还应该注意教学方法，一般来说都是遵从合理假设→逻辑推理→验证结论的规律，这样有利于培养学生的空间想象力和抽象思维能力。

理想实验也是高中物理当中的一个重要的科学思维方法。这种方法的基础是对物理实验的高度抽象与概括，突出主要矛盾，忽略次要矛盾。如初中和高中物理当中都涉及的伽利略斜面实验、高中物理当中的自由落体实验等，都是通过理想实验的方法来得出结论的。注意，理想实验的目的并不是为了让学生记住历史，而是让学生学会通过严密的逻辑推理来对实际的实验进行外推，得出普遍的规律。如伽利略斜面实验就可以从实际生活当中司空见惯的小车由运动到静止的现象，延伸到同一小车从斜面上同一高度下滑沿粗糙程度不同的水平面滑动的距离各不相同，外推得出如果平面绝对光滑，则小车将永远保持匀速直线运动。这样一来，就会让学生在对生活经验的批判当中得出更为科学的结论。

二、比较分析，科学归纳，掌握事物的本质规律

归纳法是从个别事实当中得出一般规律的科学方法，对于物理规律、概念和定律的得出极其重要。高中物理当中不少物理规律都是通过对若干个实验的归纳总结得出的。当然，其中有些实验还是离不开初中物理实验的基础的。如在进行“电磁感应”的教学时，我们可以引导学生回忆初中得出阿基米德定律的方法，先观察现象鲜明、趣味性强的课堂小实验，然后对不同的电磁感应现象进行比较分析，得出两个基本的认识：①闭合回路中部分导线作切割磁感线运动时，产生感应电流；②磁铁与闭合线圈做相对运动时，线圈中产生感应电流；通电螺线管（原）与闭合线圈（副）做相对运动时，闭合线圈（副）中产生感应电流；线圈（原）中的电流突然接通或断开时，闭合线圈（副）中会产生感应电流；通电线圈（原）中的电流强度大小发生变化时，闭合线圈（副）中也会产生感应电流。当然，这两个基本认识还过于肤浅，只注意到了电磁感应的一个侧面。最后，再引导学生对这两个基本认识加以系统，得出产生感应电流的条件在于“穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化”。这里磁通量的变化是抽象的概念，是对大量的物理实验进行概括总结和抽象思维而得出的结论。以磁通量的变化为手段，我们可以对电磁感应现象有相对完整的认识。

在教学过程中需要我们注意的是，由于初中生和高中生思维特点的不同，使得我们在教学中的关注点有所不同。初中生形象思维占主体，对物理现象的认识需要借助于感性材料，因此初中物理教学应该加强对实验现象的观察，由实验现象引出物理概念，进而归纳出物理规律；高中生则是抽象思维占主体，可以经过对已有知识的推理得出科学的结论，然后用实验来加以验证，但仍有某些较为抽象的内容单靠学生的想象难以理解，需要先安排具体实验。比如，在讲到“光的干涉现象”时，学生只靠想象难以理解“在某些状态下光不沿直线传播”，所以我们在教学中就应该通过双缝干涉实验来使学生获得感性认识，为进一步的分析和概括打好基础，以从本质上理解光的干涉现象。

三、温故知新，类比推理，突破重点难点

从物理学的发展史来看，类比推理是一种重要的思维形式。如惠更斯就是在将光学现象和声学现象的类比与推理之后提出的光的波动学说；德布罗意也是由光子与一般微观粒子的类比推理之后提出的德布罗意波的概念。

从当前的物理教材来看，初中物理教材总是有意识地引导学生认识并学会应用类比推理的方法，这就为高中物理教学提供了条件。我们在进行高中物理教学设计时，就应该考虑到学生的思维基础，借鉴初中教材的做法，考虑能否用类比的方法来处理教学当中的重点和难点问题。现行教材当中将电场与重力场类比、电势差与高度差类比、电势能与重力势能类比都是极好的例子。

如前所述，中学生的思维发展是有规律可循的，高中物理教学应该考虑学生在初中阶段的思维发展状况。当然，由于学生的思维发展具有地域性和个体性的特征，在具体教学当中还要根据学生的具体情况进行有针对性的教学，我们无法给出一个统一不变的样本。但是，只要我们的教学是在让学生研究、掌握和运用物理思维方法，那么实现不同阶段知识的衔接就不成问题了。

（责编 赵建荣）