浅谈初中物理教学中学生 逻辑思维与创新思维能力的培养

徐学林

摘 要：初中物理教学要“以提高全体学生科学素养为目标”，而科学素养的培养，重在逻辑思维能力和创新思维能力的培养。在核心素养的新背景下，在初中物理教学中如何培养学生的逻辑思维能力和创新思维能力呢？笔者结合自身多年的教学实践经验，从教材处理、学生实验的拓展以及习题的设计筛选等方面，浅谈构建“梯次分组，培优补差”的新型小组，以培养学生的逻辑思维与创新思维能力。

关键词：初中物理;逻辑思维;创新思维;能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 收稿日期：2019-07-02 文章编号：1674-120X（2019）34-0094-02

在核心素养的新背景下，培养学生的逻辑思维能力和创新思维能力显得尤其重要。初中物理教学要有意识地培养和训练学生这两种思维，从而进一步提高学生的学习、科技创新能力，为其终身学习奠定基石。

一、突破教材方框，多角度培養与提升学生的创新思维能力

“我们教学的方式和手段一定要根据培养创新思维的目标来进行思考。”[1]教学中最忌讳照本宣科、墨守成规，这样会束缚学生的思维和创新思维能力。物理课堂要突破教材方框，鼓励学生大胆想象，多方思考，充分交流讨论，进行思维碰撞，应用分析、综合、推理等逻辑思维方法得出结论。因此，笔者尝试构建“梯次分组，培优补差”的新型小组，以在合作探究活动中多角度培养与提升学生的创新思维能力。

比如物体密度测定，按照教材就是ρ= ，用天平测出物体的质量，用量筒测出物体的体积，再用公式计算得出物体的密度，实际教学中不妨引导学生将公式进一步拓展，即ρ= = = ρ水，按照这个拓展公式，显然只要测出物体的重力和物体在水中所受的浮力（物体完全浸没），就可以快速测出物体的密度。用这个方法测定密度大于水的物体（石头、铁块等）比较容易，但若物体的密度小于水物体（例如木块无法完全浸没），又该怎样测定它的密度呢？教师可以将此类问题抛给学生，让学生积极思考，巧妙设计来解决遇到的问题，而不是在等待教师给予的答案。经过一番思考和小组的讨论分析，学生给出了三种切实可行的测定方法：

方法一：①用刻度尺测出木块的总长度为l; ②让木块漂浮在水中，用刻度尺测出木块露出水面的长度为l露;③则木块密度为ρ= ρ水。

评估：简便、快速，只适合规则的木块，不适合不规则的木块。

方法二：①用弹簧测力计测出木块的重为G;②如图烧杯底部固定一个小定滑轮，按图中方法木块完全浸没在水中，读出弹簧测力计示数为F;③则木块密度为ρ= ρ水。

评估：设计巧妙，但实际操作较为烦琐。

方法三：①用弹簧测力计测出木块的重为G;②用弹簧测力计吊着石块并浸没在水中读出其示数为F1;③用细线将木块石块绑在一起，再用弹簧测力计吊着石块木块浸没在水中读出其示数为F2;④则木块密度为ρ= ρ水。

评估：简便，适合野外操作。

学生通过小组合作探究学习，在对多个方法的对比过程中，多角度寻求最佳方法。这样，物理教学帮助学生树立了创新思维意识，拓展思维空间，多角度培养与提升了学生的创新思维能力。

二、多给学生动手实践机会，培养学生的实验操作能力

“物理课程应注意让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题和解决问题的能力。” [2]实验教学是提高学生科学素养的最重要途径之一。因此，教师要多给学生一些动手实践机会，培养学生的实验操作能力。在动手实验中，学生的逻辑思维和创新思维能力也得到了培养与提升。

比如，物体在水中悬浮，理论上来说很简单，只要物体完全浸没在水中时，物体受到的浮力等于物体的重力，则物体可以在水中任意位置悬浮。但让学生自己回家动手亲自做一下“让鸡蛋悬浮在盐水中”这个小实验，学生发现难度很大，多加一点点盐，鸡蛋马上漂浮起来，多滴一点水鸡蛋马上就沉底，好不容易使鸡蛋悬浮，过了一会儿鸡蛋要么沉下去要么又飘浮起来（外界气温的变化、水分的增发都会导致盐水的密度发生微小的变化）。

再如在物体浮沉判断的教学中，教师让学生动手做实验：先让一些物体浸没在水中，有些物体会漂浮、有些物体会下沉。再让学生分组实验，要求他们利用实验室或生活中的器材想办法使沉下去的物体浮起来，使浮起来的物体沉下去，方法想好后，用实验检验一下。最终再在实践的基础上分析物体上浮和下沉的原因。这样的教学效果远比直接告诉学生“物体上浮是因为物体受到的浮力大于物体的重力，物体下沉是因为物体受到的浮力小于重力”的效果更好。笔者还让学生以小组形式探究“潜水艇在水中的浮沉”与“鱼儿在水中的浮沉”的方法区别，并让学生以小组为单位动手做一下潜水艇的模型、鱼儿模型，再次进行实践检验，这进一步提高了学生的动手能力。

三、设计和精选课后习题，培养发散、逆向等逻辑思维能力

初中物理教师要精心设计培养学生逻辑思维的试题，精挑细选，培养学生独立思考、善于物理建模，以及用逻辑思维能力解决问题的能力。

例如，2019年福建省物理中考卷选择题16题：如电路图，电源电压恒定，R1=12Ω，R2=6Ω，R3为定值电阻，闭合开关S1，单刀双掷开关S2接a时，电流表的示数为0.6A，接b时电流表的示数可能为（）

A .0.3AB.0.6AC.0.9AD.1.2A

解析：此题单刀双掷开关S2接a时再改接b后，电路的总电阻变小，而电源电压不变，因此根据欧姆定律可知，电路中的电流表示数变大（选项A、B排除，），假如学生有刷题的经验，这种题基本上是用电源电压相等进行列方程解答，但是由于R3的电阻值（或者与R1和R2关系）不知。因此，列方程是解不出来的，好多学生只能是猜C或D中的一个。但是只要学生懂得变通，将C和D电流值代入，再来列方程求解，这样解得R3=6Ω（C选项），R3=0Ω（D选项），就可得到正确选项C（R3为定值电阻，阻值不等于0）。这道题如果采用逆向思维，即假设R3=0Ω，这样快速解得单刀双掷开关S2接a时再改接b后电流值为1.2A，再反过来推翻这个假设（R3为定值电阻，阻值不等于0），即可快速得到正确答案。

评估：此题亮点在于锻炼学生的逆向思维能力。学生通过解答该题，可以解决日常生活中很多问题。如炮弹发射时落地点的预测，可以先假设不存在空气阻力，炮弹将怎样运动，再根据这个运动轨迹进行修正和调整（现实空气中是存在空气组里的）。又如2019年福建省物理中考卷选择题15题：踢毽子上升和下落都经过同一位置时，毽子上升时的动能大于下落时的动能也是采用这种思维方式（不考虑空气阻力，毽子上升时的动能等于下落时的动能），但现实存在空气阻力要损耗毽子一部分动能。

还有一些题目就要求学生建立物理模型，养成在解决物理问题时，能将过程细化、建模的好习惯。

例：将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线拴在个空容器的底部，然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平，如图甲所示，在此整个过程中，木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示，则木块所受到的最大浮力为N，木块重力为N，細线对木块的最大拉力为N。（g取10N/kg）

解析：要解答这一题目，学生首先要结合图形对木块从静止到上浮直至漂浮，最后绳子刚好绷紧的物理过程进行建模，显然从图像当中可将水深度分为0～9cm，9～16cm，16～22cm三段过程。9cm时木块受到的浮力恰好等于重力;9～16cm时，木块就是漂浮在水面上，木块浸入水的深度仍然是9cm，但绳子没有绷紧不提供拉力;16～22cm时，绳子绷得越来越紧，此时木块的重力与绳子的拉力（拉力为变力且越来越大）之和等于木块受到的浮力（浮力也是变力，浮力越来越大并且大于重力）。通过上面的物理模型建构，结合图像等相关数据来解题，得到答案为：15;9;6。

评估：此题的亮点在于考查学生建模的能力，这道题目如果不能正确建构物理模型，就可能出现以下错误数据：绳子的长度为9cm，物体的高度为13cm、6cm 等。建模是科技创新的一个重要组成部分，如2013年12月14日我国“嫦娥三号”月球探测器平稳降落在月球虹湾，我国成为世界航天史上唯一在月球上一次性成功着陆的国家，着陆过程分为三个阶段。要实现月球探测器平稳的降落，就需要科学家根据实际情况，将探测器降落分成三个阶段进行建模，而不是随便地直接让探测器降落。物理的建模过程也是学生思维能力与创新能力的培养过程。

总之，初中阶段既是学生长身体的时期，又是学生基础知识储备积累、学习能力的养成时期。同时，这一阶段又是学生逻辑思维、创新思维萌芽提高的关键时期，这一阶段教师的引领、教学风格对学生的逻辑、创新思维起到潜移默化的作用。这一阶段学生学习习惯的养成、思维能力发展既为高中学习打下坚实的基础，也为自身的学习成长及未来的社会活动做好储备。

参考文献：

[1]李学潜，刘松芬.物理学中的逻辑思维，开放思维和创新思维[J].大学物理，2008，27（1）：20-23.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.