试论高中物理思想方法的培养策略お

殷汉卿

学习物理，不但要掌握物理基础知识，还要掌握探究物理知识的技能和掌握学习物理的思想方法，所谓物理思想，是指人们对物理理论与内容本质的思想认识，它直接支配着物理的实践活动.所谓物理方法，是指在某一物理活动过程中运用的方式、途径、程序和手段，它具有过程性、层次性和可操作性等特点.物理思想是物理方法的灵魂，物理方法是物理思想的表现形式和得以实现的手段.纵观近几年的高考题，其主要命题思想是坚持以能力测试为主导的命题指导思想，运用比较新颖的物理情景和设问方式，利用物理基本概念、基本规律和学科主干知识，考查考生的理解能力、推理能力、独立分析和解决问题的能力.能力应以知识为载体，却又是知识的升华，是活化的知识.因此，高中物理思想方法的培养应贯穿整个高中物理教学的始终.

1 高中物理教学中常见的思想方法

1.1 守恒的思想——守恒法

在物理变化的过程中，常存在着某些不变的关系或不变的量，在讨论一个物理变化过程时，对其中的各个时或量的变化关系进行分析，寻找到整个过程中或过程发生前后存在着不变关系或不变的量，则成为研究这一变化过程的中心和关键.如教材中的能量守恒、电荷守恒等.

1.2 对称思想——对称法

对称性就是事物在变化时存存的某种不变性.自然界和自然科学中，普遍存存着优美和谐的对称现象.物理学中对称现象比比皆是，对称的结构、对称的作用、对称的电路、对称的物和像等等.一般情况下对称表现为研究对象在结构上的对称性、物理过程在时间上和空间上的对称性、物理量在分布上的对称性及作用效果的对称性等.如教材中的运动的对称性、相互作用的对称性等.

1.3 等效思想——等效法

等效法是把陌生、复杂的物理现象、物理过程在保证某种效果、特性或关系相同的前提下，转化为简单、熟悉的物理现象、物理过程来研究，从而认识研究对象本质和规律的一种思想方法.其实在某些物理问题中一个过程的发展、一个状态的确定，往往是由多个因素决定的，若某些因素所起的作用和另一些因素是等效的，它们便可以互相代替，而对过程的发展和状态的确定，最后结果并不影响.等效思维的实质是效果相同的情况下，将较为复杂的实际问题变换变为简单的熟悉问题，以便突出主要因素，抓住它的本质，找出其中规律.如教材中的合力与分力、复合场等效为重力场等.

1.4 模型化思想——物理模型法

物理模型又称理想模型，物理学是由一系列与原理相关联的物理模型组成的复杂网络，物理模型就是物理学知识结构的基本单元.我们的学习就是通过建立和使用科学模型来描述、解释、揭示物理现象及其规律的.在物理学习中我们经常会将物理图景、本质相近的具体问题归为一类，并对它们的条件、过程进行合理的抽象、简化并归纳总结出这类问题的研究模式，使这类问题的思维程序化，这就是物理模型.所以物理模型是人们为了从事研究而建立的对原型高度抽象化、理想化的思维客体.物理模型既可以更普遍地描述同一类问题的物理规律又可以简捷地解决实际问题.如教材中的“轻绳、轻弹簧、轻杆”三种模型、“子弹打木块”模型等.

1.5 逆向思维思想——逆向思维法

在解决问题的过程中为了解题简捷，或者从正面入手有一定难度，有意识地去改变思考问题的顺序，沿着正向（由前到后、由因到果）思维的相反（由后到前、由果到因）途径思考、解决问题，这种解题方法叫逆向思维.是一种具有创造性的思维方法.如教材中的直线运动中的逆向思维法、一些选择题目的逆向判断等.

1.6 极限思想——极限法

在物理问题中，有些物理过程虽然比较复杂，但这个较为复杂的物理过程又隶属于一个更大范围的物理全过程 .如果把这个复杂的物理全过程分解成几个小过程，且这些小过程的变化是单一的.那么，选取全过程的两个端点及中间的奇变来进行分析，其结果必然包含了所要讨论的物理过程，从而能使求解过程简单、直观，这就是极限思维法.极限思维法只能用于在选定区间内所研究的物理量连续、单调变化（单调增大或单调减小）的情况.如教材中的带电粒子在有界磁场中运动的极值问题等.

1.7 直观化思想——图象法

用图象来描述两个物理量之间的关系是物理学中常用的方法.利用图象分析解答问题直观、简捷.对于物理学中两个物理量之间的关系，图象除了能直接表明其变化特点，提供直观、清晰的物理图景外，图象与横轴所围的面积还可以表示第三个物理量（这个物理量一定是由图象中的两物理量的乘积所确定），如速度-时间图象与横轴所围的面积为物体在这段时间内的位移；力-时间图象与横轴所围的面积就是力在这段时间内的冲量…，充分利用图象带来的信息，也是求解物理题的一种有效的方法.反过来，充分利用图象的功能来达到理解、解读题设条件中的物理情景，寻找物理量之间的关系的方法，无论是在学习还是现代科研中均被广泛应用.如教材中的伏安特性图象等.

1.8 整体与局部转换思想——整体法与隔离法

物理习题中，所涉及的往往不只是一个单独的物体、或一个单一的题给条件，这时如果把涉及的多个物体、多个过程、多个未知量作为一个整体来考虑，这种以整体为研究对象的解题方法称为整体发；而把整体的某一部分（如其中的一个物体或者是一个过程）单独从整体中抽取出来进行分析研究的方法，则成为隔离法.如教材中的牛顿定律的应用（连接体问题）等.

1.9 突变的思想——临界条件法

在一定的条件下，当物体的运动从一种形式或性质转变为另一种形式或性质时，往往存在着一种状态向另一种状态过渡的转折点，这个转折点常称为临界点，这种现象也就称为临界现象.物体的运动状态的变化是各式各样的，有数量的增减，有程度上的区别，有规模的不同，也有性质上的飞跃等.临界状态正是指物体运动状态发生质的变化的转折点，是一种状态变为另一种状态的中介状态.可以说临界现象是量变到质变规律在物理学上的生动体现.同时，物理学本身就有许多具有边缘特征的概念.它们有着中介、转折、对立与统一的辩证特性，这些概念往往就包含着一个临界状态，越过这个状态，或不是这个状态，将有着不同的物理现象和不同的结果，如临界角、临界温度、极限频率、临界体积等.如教材中的竖直面内的圆周运动过最高点的临界条件、带电粒子在有界磁场中运动的临界问题等.

1.10 化变量为常量的思想——微元法

微元法就是从某一物理量、物理状态或物理过程中选取一个足够小的单元——微元作为研究对象的研究方法.它是分析、解决物理问题中的常用方法，也是从部分到整体的思维方法.用该方法可以使一些复杂的物理过程用我们熟悉的物理规律迅速地加以解决，使所求的问题简单化.在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程”，而且每个“元过程”所遵循是相同的，这样，我们只需分析这些“元过程”，然后再将“元过程”进行必要的数学方法或物理思想处理，进而使问题求解.使用此方法会加强我们对已知规律的再思考，从而起巩固知识、加深认识和提高能力的作用.如教材中的瞬时速度概念的建立等.

2 高中物理思想方法的教育功能

2.1 有助于了解物理知识的产生过程

人类对自然界的认识过程是有规律的.在中学物理教学中进行思想方法教育，能使得学生更多地了解科学家对自然界认识的发生、发展的过程，全面体验科学研究的过程，更好地启迪学生的思维，培养学生认识自然的能力.

2.2 有助于了解物理知识的研究方法

科学家发现物理现象、研究物理规律都是具有思想方法的.在中学物理教学中进行思想方法教育，可以促进学生学习科学家研究物理问题、进行认识活动过程的思维方法，使学生遵循物理学家的方式去了解世界、认识世界、研究世界，逐步形成科学的、规范的、有序的物理实验的一般程序和方式.

2.3 有助于形成正确的物理立场

通过物理实验处理基本问题是物理学习的基本立场.在中学物理教学中进行思想方法教育，见识科学家对物理认识的独创见解的勇气和胆略，感受科学家的优秀品德，了解物理学家对待科学的热爱和追求的严谨态度，体会科学家不怕失败敢于探索的科学精神，领略科学家不畏艰辛勇于拼搏的科学作风，逐步形成正确的、系统的物理世界观.

2.4 有助于提升物理教学的文化品位

物理知识产生的社会背景、蕴含的思想、观念和方法等是物理教学文化品位的具体体现.在中学物理教学中进行思想方法教育，就是要求把科学方法的名称、形式、内涵、条件、步骤等明确地传授给学生，使物理实验的文化内涵更加丰富、品位更加高尚.

2.5 有助于提高综合科学的物理素养

许多物理实验思想方法已经超越了具体的实验内容而具有普遍的指导意义.在中学物理实验教学中进行思想方法教育，学生领会到物理实验的一般设计思想，学会物理实验的基本研究方法，对学校学习中的科学实验以及将来工作中的实践活动都大有裨益，学生的物理素养会得到提高.物理思想不仅在认识程度上超越具体的物理知识和物理方法，而且在人的行为活动中具有意识导向的作用.物理科学最典型地体现了科学理论的逻辑性、方法性、实证性、精密性和实用性，物理教育在发展学生智能和启迪学生智慧方面起到独特的作用.所以，在中学物理教学中渗透物理思想，能够促进学生深刻理解并掌握物理知识与方法，能充分激发学生积极科学创新，能指导学生树立科学的人生观和世界观.这也是中学物理课程标准总目标中明确提出的要求.

3 高中物理思想方法教育策略

3.1 挖掘因素，有机渗透

在现行高中物理课标教材中，自始至终贯穿着大量的物理思想内容，前面谈到的只是部分而已.要充分挖掘教材中隐含的物理思想素材，在教学计划的制定，教研活动或集体备课，乃至个人备课进行教学设计时，把相关物理思想柔和到教学内容中，在教学过程中体现物理思想方法，有意识、有目的地落实.

3.2 抓住关键，科学渗透

在教学过程中，要重视物理现象、概念和规律及方法的基础性和科学性，一定程度上可以把物理知识视为逻辑推理的必然.同时，应该适时强调其中的主观创造成分，不回避直觉、猜想和假设.让学生知道物理科学不只是从现象往上推导的，还可以从某种物理思想往下推理，只要其推论能解释物理问题.

在学生已经建立某领域的基本物理知识框架的前提下，可以尝试让学生就某一问题的解释，依据自己的某种思想进行构想，以开阔其思维，发展其创造力，从而抓住创造性思维这个关键.

3.3 结合学史，逐步渗透

现行课标教材中，每当有重大物理发现的内容，都有物理学史介绍，这其中都包涵了物理思想方法的成分.重大物理发现的过程，也是物理学家物理思想诞生的过程.

通过对物理学史的讲解，使学生了解物理学家的思维方式，领悟物理学家的思想内涵.让学生在以后的学习和遇到实际问题时，也能像物理学家那样去思考问题和解决问题.

3.4 循序渐进，创新渗透

物理思想具有层次性，既有简单的物理思想，也有复杂的物理思想.不管是简单还是复杂，它的形成总有个渐进的过程.

教学中要让学生自己提出问题，对问题做深入思考，通过自己的努力解决问题，这比直接告诉学生答案要好得多.所以，在教学过程中鼓励学生敢于提问题，鼓励与启发学生提出创新性的问题.

总之，只有掌握科学的思想方法才能正确地分析与解决问题 ，我们在平常的物理教育教学中，要更加重视对学生进行物理思想和物理方法的培养.

【本文是江苏省教研室2013年立项课题《高中物理研究性教学的实践研究》（课题编号2013JK10-L123）阶段性成果.】