高中物理学习的科学思维方法

吴明亮

摘要：高中物理教学的核心是培养学生的科学素养，科学思维是科学素养核心。科学思维直接影响学生掌握知识的速度和质量，最终制约学生的发展水平。科学思维方法有很多种，本文着重探讨在高中物理教学中常用的几种方法。

关键词：高中物理；科学思维方法；教师；学生

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）07-0034

科学思维就是主体创造性运用各种思维方式和方法高效率地达到既定目标的思维。人类的学习活动实质上就是主体自觉地运用思维的积极活动过程，但这种思维是否科学，将直接影响主体掌握知识的速度和质量，最终制约着主体的发展水平。因而，科学思维是学生掌握知识的充分和必要条件，是学生自我完善的有效动力，也是学生为充实自身而孜孜以求的价值目标。那么，在物理学习过程中，如何才能达到科学思维的理想境界呢？科学思维既表现于实践活动中，又源于实践活动。只有在学习实践活动中，采用一些适当方法，通过自我训练来提高科学思维能力。近年来，心理学、思维学、创造学等学科的学者曾就此提出过许多有益的模式，归纳起来有几十种，在这里就其中比较重要和常用的模式，针对中学生的学习性实践，进行一些理论和实例相结合的方法探讨。

一、逻辑分析法

逻辑分析法是指在物理学习过程中，学生通过对各种物理现象进行分析、综合、比较、抽象和概括，进而获得概念，形成判断，进行合乎逻辑推理的思维活动过程。逻辑分析法是人们在学习活动中最常用的一种思维方法，它可以通过以下三个步骤来实现：1. 确定思维方向，理解问题实质。如在解题过程中，首先要读明题意，审清条件，对题目的已知、未知和整体结构进行科学加工，从而初步估测解题的大致方向。2. 拟定解决问题的计划。即思考如何达到问题的解决，制定解决问题的最佳方案。在审清题意的基础上运用物理规律和相应的数学方法，沿着初步明确的解题方向，进一步探寻题目给定的物理模型，并选取相应的规律、公式，制定和选择最佳的解题途径。3. 具体执行计划。这既是具体地检查和验证每一个步骤，保证它们正确无误，又要回到原来的问题、检查解题的结果，弄清结论是否真正符合题意，是否还可以派生出其他结果。至此，一个思维过程才算结束。

二、同中求异法

这是一种与求同式相对应的思维方法，即指对同一问题可不依常规，而从多方寻求答案的分析性思维方式。它鼓励学生从不同的方向、不同的角度探索解决问题的办法和答案，力求提出个人独特的解。它在学习过程中的具体应用，既有利于问题的解决，又能使思维起点和过程都具有高度的灵活性，从而摆脱传统的束缚，提出新的见解。例如：“速度”和“加速度”的概念的学习中，两者概念定义都是运用了比值法，但两者的物理意义截然不同，教学中可从二者物理意义不同的比较中进行，从而加深学生对二者概念的理解。对于学生而言，衡量这种方法是否掌握的标准，一是有从不同角度思考问题的意识和技巧，二是有运用不同方法和不同学科知识解决问题的能力。那么，如何才能达到这个理想境界呢？其中涉及因素固然很多，但最为主要的是在广泛吸收信息，构建合理知识的基础上采取各種方法来训练学生的思维。

三、联想展开法

这是根据事物之间的某些方面的相似，推测它们在其他方面相似的一种思维方式，它在帮助人们记忆和理解，沟通知识间的联系，形成具有一定结构的知识网络，创造性地解决问题等方面都具有十分广泛的作用。

学生在学习过程中常用的联想方式有相似联想、对比联想、接近联想、关系联想等。由于学科性质与解决任务不同，其联想的方式也会不同。在物理解题中，最常用的是等效联想和类比联想。它们由题给的物理模型很快地联想到与之等效的熟悉的物理模型，通过进行物理模型的变换，使问题中的物理过程得到简化。

联想既是思维方式，又是思维训练的重要途径。联想的速度、范围和质量都反映着思维的流畅性、深刻性、灵活性等品质。同时，联想还是触发创造的媒介。因而，要使学生拥有丰富的想象力，首先要不断丰富知识，扩大知识面，一旦遇到有通感的事物，联想就会展开；其次要有联想意识。对于要解决的问题，要有意识地从它的正面、反面，以及与它相近、相似的关联事物和经验中多角度地进行思考，从而找到解决问题的线索。再次，要在学习过程中有意识地进行联想训练，使学生联想技巧得以提高。如在物理学习过程中，对相近概念、规律可运用图表比较联想，辨析异同，加深记忆；对于比值定义物理量如R=U/I，E=F/q，B=F/IL等可归类联想，可使学生认清本质，理解实质；对于测定性的实验可由原理进行相关联想，可使学生准确记忆测量仪表、步骤、设计表格；对章节复习，可使学生抓住主线归纳联想，化厚为薄。

四、整体思考法

这是把事物或问题作为一个系统，从不同层次、不同角度，全面、完整地思考的一种思维形式。运用这种方法观察事物，分析问题和解决问题，能使学生思路不仅仅局限于某一点或某一面，二是从点到面，从面到体，点面并存；既思前因，又想后果；既从空间方位、时间顺序上考虑，又可从逻辑上来分析；既要考虑整个系统内各要素间的各种关系，又要考虑大系统对子系统的影响及其相互关系，从而形成一个完整地多路互补结构，克服思维的片面性，真实地把握事物的实质。

这种方法的主要特点是多角度、多层次、重整体与结构，重联系与区别，重发展与变化。因而，在思考问题的过程中，要有全面和整体的观点，要从多角度、多层次来思考。首先对问题的思考，除了采用从时间、空间、逻辑上考虑具体方式外，还可采用要素分析的方式，即把事物或问题的构成要素一一列举出来，然后在综合。如对物理概念的学习，既要重视概念的内涵，又需研究概念的外延，这样才能从整体上认识物理概念。例如：学习力的概念时首先要对推、拉、压接触力与非接触力等大量力的外延事例进行认识，没有这些感性材料做基础，或缺乏某一方面的感性认识，都会造成片面认识；其次，通过比较、概括、抽象、分析等方法归纳出力的内涵是物体对物体的作用。这样才能抓住概念的本质，把握问题的实质。再次，要有目的、有条理、有步骤、有秩序地从多方面来扩大思路，避免思维的片面性，只有随着对力的分类、力的性质等力的外延作进一步研究学习，才能对力的概念有全面的认识。endprint

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五、逆向对转法

这是对一般必须做如此思考的事物，完全从与通常的、固定的对事物认识途径的相反方向去思考的思维方法。运用它可以加深对概念的理解，使知识深化、活化，找到解决问题的新途径。

人类思维是按照一定的方法和途径来运行的，其运行的轨道中凝结着思维的目标与技巧。逆向对转法就是开拓思路的一种重要方法。例如在高温环境中用金属甲做的尺去测量金属乙做的金属板的长度，已知测量的结果与常温情况下相比偏大，问哪种金属膨胀的快？此题中热膨胀的不同是原因，测量结果偏大是结果，属于给出结果，寻求原因的逆向思维训练。解答此类习题除运用假设法外，另一种方法就是逆推法。读数偏大——尺相对于被测物的单位长度变小，即尺小物大——被测物膨胀大。这类训练不仅能使学生更能深刻理解热膨胀的物理意义，而且可使学生把热膨胀和测量的知识联系起来。长期有意识地运用这种方法可以从前人经验蕴藏的许多相反“隐机”中，引发出无数创新的“井喷”，它是创造思维的重要组成部分。物理学史中，从丹麦物理学家奥斯特在1820年发现了电流的磁效应起，到英国物理学家法拉第的电磁感应现象的发现，就是逆向思维导致重大科学发现的佐证。

这种方法在学习过程中的具体应用，首先思考与已知过程相反的过程，思考与已知条件相反或相对的事物及其功能。再次，思考事物反作用的结果。最后，思考已知条件与结论之间的差距。总而言之，反其道而行之，常常会有惊异的收获。

六、设问求解法

这是围绕所要解决的问题而提出一系列相关或相对的辅助性问题，然后通过对这些辅助性问题的逐一解决，进而达到对主问题最终解决的思维方法。

在物理学习过程中，对知识理论的设问一般可从以下几个方面考虑：1. 什么是研究对象？2. 为什么要引入这个概念？导出这个公式和归纳这个定律的目的是什么？从什么地方着的手研究？3. 研究对象的原有结论是什么？产生这个结论前提及背景是什么？现代人对这个问题有哪些不同的看法？4. 帮助解决这个问题的实验、事实是什么？还缺什么资料？如何获取和运用这些资料？5. 这个概念是怎样得出来的？推导定理、公式的思路怎样，其关键在哪里？6. 概念是怎样表述的？公式表示的物理意义是什么？适用范围如何？如果条件改变，这些结论又会发生什么变化？怎样修正？通过以上六个方面的思考，就完全可以使思维由枯竭、堵塞状态变为活跃、流畅的状态。

七、质疑探究法

这是通过对学习材料的质疑而加深对知识理解的一种思维方法。学习过程实质上就是不断提出问题和解决问题的过程。只有质疑才会有思考。多疑、多思才会有所长进，有所突破。问题是，疑从何来？这是许多学生掌握这种思维方法的难点。实际上能否提出问题与是否积极思考及思维方式有关，而所提出问题的水平又与思维的水平有关。因而，在学习过程中，首先，要有质疑意识，不回避疑难，主动寻找疑問，不为现有结论框死，勇于提出自己的见解。其次，要有灵活多变的思维技巧，对产生现有结论的背景条件进行多种设疑筛选，善于抓住问题的关键，适时改变思维方向和角度，寻觅解决问题的最佳途径。再次，要在解放头脑的基础上，进一步解放自己的双手，尽可能多做实验，使自己的思维有足够的时空任其驰骋，为创造性火花的迸发创造良好的氛围。

（作者单位：江苏省南京市临江高级中学 210000）endprint