如何培养高中学生物理逻辑思维能力
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发布时间：2022-04-26 18:02
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时间：2023-10-19 20:35
知识是人们后天获得的对客观事物的认识，它反映了事物的现象、属性和联系。在中学阶段不仅是要使学生获得基础知识，更重要的是要使学生学会获得知识的过程和方法，即要培养学生的思维能力。思维能力是智力的核心，任何教育都不能不培养思维能力。我国古代，就有“授人以鱼，只供一餐之需；教人以渔，则终生受益”之说，法国教学家第斯多惠曾说过，一个平庸的教师奉送真理，一个优秀的教师则叫人发现真理。我国的基础教育虽然把培养学生的思维能力作力一个重要的教学目标，但是在应试教育的大环境中，并没有把这项工作落到实处。很多学生在长时期的“灌输式、抱着走”的教学方式下，思考能力、创造能力等都受到不同程度的压抑。例如在题海中走过来的学生进入大学以后，很长一时间都不能适应，主要是离开教师就不会思维。本文针对目前教学中的不足之处，就物理教学中培养学生思维能力发表一孔之见。 1 思维能力的概述 “能力是指人们顺利完成某种活动所必须具备的个性心理特征，是顺利完成某种活动的必要条件的总和”。[1]传授知识的培养能力是物理教学的重要任务，随着现代科学技术的飞速发展，那种以传授知识为主的教学方式已不能适应现代教育的要求，因此在物理教学中，必须重视对学生能力的培养。 1．1 思维能力的含义 所谓“思维能力是指深入思考问题，准确把握事物本质及规律性联系，不为表面现象和各种干扰迷惑的能力”。[2]这种能力越高，就越能主动的、有效地学习新知识、运用所学的知识去解决实际问题的能力也就越强。 在培养学生思维能力方面，初中物理课程标准有着明确的要求，即“物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力”。[3] 1．2 当前基础教育在培养思维能力方面的现状及现状分析 随着新课程标准的下达，明确提出了素质教育的口号，教育领导者也汇集各类教育英才寻找我国教育的出路，部分教师也已经认识到原有灌输式教学需要改革。但是新的教学模式现在仅流于形式，即便使用了探究教学模式、研究性学习等，但通常仍是教师给学生的思维划定一个框架，学生很难冲出这个定式。填鸭式的传统教学模式，枯燥的教学方法仍然是主体，学生思维能力的发展受到严重阻碍。如何让真正的素质教育实行起来，这条教育改革之路还非常漫长。 我2000年参加工作以来，一直担任物理老师及班主任，在7年来的教学中，本人较系统的调查了该常德市三中学生思维能力的现状，2006年11月份我总结了常德市三中学生思维方面的现状及有关原因并以初三年级组279班、282班、283班为调查样本，将调查指标分为五级，即很强、较强、一般、较弱、很弱，调查情况如下： 调查时间：2006年9月——2006年11月 调查地点：常德市第三中学 调查方式：批改作业、问卷调查及与老师和学生座谈 调查对象：初三年级组279班、282班、283班 调查结果： 表1 学生思维能力表现 很强 较强 一般 较差 很差 初279 8% 15% 40% 20% 17% 初282 4% 10% 40% 20% 26% 初283 4% 6% 25% 35% 30% 上表中初279班为初三年级组生源较好的班级，而282、283为普通班级，从表中的数据也可以大体看出，学生思维能力总体水平是较差的。调查结果也体现了现在大体的水平，从这典型的一部分的们窥见现在大多数的学生性思维能力水平，这种现状的存在，有教师方面的问题，也有学生方面存在的问题： （一） 教师方面 （1） 大多数老师重知识传授，重机械训练，课堂教学严重忽视学生自主思维创新； （2） 在教育观念、教育思想上仍没有实现由“应试教育”向“素质教育”的转轨； （3） 在教学方法、教学模式上伯趋向单一性，害怕学习和借鉴新的教研成果，为中考 升学率保险起见，教师不敢采用多样化的教学法满足学生思考的需要。 （二） 学生方面 长期以来，由于受应教育的影响，学生学习物理的方法就是多做题，沉浸在题海里，就像大多数的参考书也就是取名叫“题海”，学生为了在考试中得到好成绩，做得最多的事就是背公式、背定律、定理，对同一种计算题反复打磨，最终来达到考试高分的效果。传统教学下，往往有一套定格的思维模式把学生的思维框定在机械的思维界域内，学生思考问题的能力也僵化了，日久天长就养成了思维的惰性和依赖性。 （三） 教育制度方面 教育制度转换也还存在大的问题，虽然新的课程标准提倡素质教育，但是上级对学校的评估还是以合格率、优秀率、升学率、平均分来看，各个学校的排名也是按各种中考、升学评分决定，各个学校的招生难易也是看这个学校的升学率、排名，而现在的考试仍然是应试考试，各个学生都是试卷上分英雄，所以学校真正实行素质教育还存在一定的难度。且大部分的教师已习惯那种传授式的教学，安静的课堂，勤奋做题的学生。 在上表中普通班的学生思维能力水平较低，更是因为老师一般认为该类学生底子差，没有必要进行思维能力的培养，只要求他们记住一些重要的概念和公式，记忆力好的就是强者，所以他们总的思维能力水平也就最差。 经本人长时间的调查以及学生生涯的亲身体会发现，我国基础教育在培养学生思维能力在观念、方式等方面存在的不适应的方面主要表现在以下二个方面： （1） 把学生当成记忆的“容器” 我们的基础教育，太注重记忆，总认为学习就是吸收知识，而把知识都记在了脑子里就认为是真正学到了东西，就象*电视台青年歌手大奖赛的素质考试那样。素质，就是谁记的知识多。 有这样一个对比：拿奥林克数理化竞赛奖牌的，美国学生比不过中国学生，但拿诺贝尔奖的，中国人则远不比上美国人。根本的原因美国学校明确是培养学生的能力。重效率的美国人用脑来思维创新，而不是用来统计数据和存储知识。而我们的教育，恰恰是把积累和学习前人留下的知识遗产作为学生学习的绝大部分内容，从而学生的大脑变成记忆的容器，以致我国出现过多起神童能背下圆周率小数点后面百数位而上电视、报纸的。 （2） 学生是被动的接受教育者 在中小学教育中，发挥学生的主动性一直停在口头上，。在应该教育的环境下，教师因为种种原因面期望学生能做得像*，而不敢放手让他们自己去做，或者低估学生的能力。这种“驯兽式”的教育让学生没有思考的余地。久而久之学生也习惯了按部就班的接受教师传授知识，脑中不再有“为什么”出现。 综上所述，我国目前在教学中培养学生思维能力方面还存在众多问题，使课堂改革势在必行。 2 培养思维能力的措施 针对上述诸多问题，本人认为在中学物理教学中应在培养学生的思维能力方面采取如下一些措施。 2．1精心设计课堂提问 培养学生的思维能力 思维是从问题开始的，如果把学生的大脑比做一泓平静的池水，那么教师有针对性和启发性的课堂提问就像投入池水的一粒石子，可以激起学生思维的浪花，启迪学生的心扉，开拓学生的思维，使他们处于思维的最佳状态。在教学工作中，教师应根据教学的需要从不同的角度、层次和要求提出问题，引导学生思考，更好的理解学习的内容。这样，可以使学生掌握知识的同时发展思维能力，提高思维的灵活性和创造性。 2．1．1 设计情境式的问题，诱发学生思维的积极性 物理的教学一般前后内容是紧密联系的，所谓的“温故而知新”，在讲授新知识之前，要有意识的复习与之有关的旧知识，设计一些彼此关联的富有启发性的问题，并预示新课题，借此激发学生的求知欲，使他们中国切的想“探个究竟”，自觉不自觉的启动自己的思维，而后层层递进，逐步阐述有关的知识点，使学生充分运用自己的思维去发现，去理解新的知识，同时，学生也有了思考问题的兴趣，进而发展学生的思维。 例：我们以：《重力势能》这一节为例，若以下面的情意引入，学生的思维一定更容易被调动： 情景一：2001年和平号空间店坠毁的过程引起大火。问，是什么原因使“空间站”表面温度达到燃点，能量从哪里来？ 情景二：打桩机工作情景。问：重锤下落的高度和桩进入泥土的深底有关吗？ 情景三“将乒乓球和铁球从同一高度位置释放，落到下面的沙盆中。问：两球陷入的深度相同吗？如果不同，那谁落入要深入一些？ 情景四：一块砖头摆在桌面，问它有势能吗？如果有那应该是中国？ 首先我们对这些情景给予展示，让同学们在头脑中有一幅幅的画面，产生一个个的问题，然后引导同学们进入问题，可以在适当的时候给予启发，也可以让他们以小组讨论，面对情景，学生的思维会更容易被调动，从而学会思维的方法。 2．1．2设计发散式问题，培养学生思维的灵活性 在教学过程中，很多同学就向我反映一个困扰他们长久的问题，那就是“上课听得懂，但是一做题又不懂”，究其原因其实就是思维缺乏灵活性。通过对优等生和后进生的解题过程比较发现，优等生可以从同一题的信息源产生不同的设想，一旦一种设想思维受阻该生能立刻转换思维方式。而后进生从同一题的信息源产生的设想不仅单一而且缓慢，往往“一条道走到黑”。我们常说要使这些学生“头脑开窍”就是要培养这些学生思维的灵活性，为此，在平时的课堂教学中，教师要有目的的根据同一道题设计一些发散式的问题，讲解一些一题多解和多变的习题并让学生尝试练习一个题目用多种途径解答，进而学生自己设计题目，来增强思维发散和知识交叉，增强思维的广阔性和灵活性。 例：在《光的直线传播》这一节，我们在讲针孔照相机时，教师可以介绍一下照相机的发展史，对比一下以前，照相机以前叫“小孔照相机”，现在通常中“针孔照相机”，这一改有什么用意？针孔成像要说明什么？成像的性质如何：孔如果大一些行不行？大到何种程度时就成不了这样的像？ 在讲解的过程中，我们要不断引导学生思维，同时也要给他们有提问题的机会。照相机前面的修饰词由小孔改为针孔，这一改使所指的孔的大小较原来要确切一些，因为小孔、大孔都上相对而言的，无明确的参照，大小尺寸上较难衡量，而常见的针就有了大小确切的感受。引导学生从针孔的大小 、形状发散开来想问题，思维步步深入，思维品质步步提高，让学生多角度多层的质疑，开发学生思维。学生就这题发问的深度和散度是这题教学成功与否的衡量的标志。 2．1．3设计探究问题，提高学生思维 “探究其实就是发现，教师通过成功的启发诱引，使学生亲自参与，经过探究活动，使学生主动去发现概念、规律。在探究的过程中，学生不仅学到知识，更重要的是学到获得知识的过程和方法”。[4]爱因斯坦就曾说过：“提了一个问题，往往比解决一个问题更重要”。教师在教学过程中，切忌“满堂灌”，在充分把握教材的重点和难点的前提下，教师可精心设计由浅入深、由表及里的阶梯式问题系列，依次在课堂上提问，让学生沿着问题一个一个的被解决，思维也步步深入。 例：在讲授伏安法测电阻的实验时，可先讲解利用伏特表和电流表测出的电压和电流可算得待测电阻的阻值，然后问同学能不能用一个电流表或一个电压表测量电阻？如果能，还需要哪些器材？又是怎样去测量的？接下来还可以让同学设计方案并画电路图等。 课堂提问的设计直接关系或间接决定着学生思维能力的发展。教学中教师不仅要在课前精心设计问题，授课时还要给学生思考锻炼的机会，启发学生多思。教师对学生的见解要给予分析，充分肯定正确的见解，对错误的要善于诱导，使他们的思维在教师的引导下得到深化，受到锻炼。 设疑诱思，其实质就是用悬念来引发学生的思维。课堂中的每个问题，教师都要精心准备，环环相扣，让学生对每一句话都有且听下回分解的心境，同时去思维、去探索、去寻觅，从而促进学生思维的发展。 2．2激发学习兴趣和学习动机 培养学生的思维能力 成功的教学，需要的不是强制，而是激发学生的兴趣，自觉的启动思维的闸门。学生兴趣是学生力求认识世界，渴望获得文化科学知识和不断探索真理而带有情绪色彩的意向。“学习动机是直接推动学生进行学生的一种内部动因，是一种满足个人物质需要和精神需要而渴望了解、认识世界的心理状态。学习兴趣是学习动机的重要心理成分，它能推动学生自觉的探索知识、主动的思考问题”。[2]只有学生有较高的学习兴趣，积极主动的思维，才能获得良好的学习效果。在教学中可以经常讲些与内容有关的典故或做一些有趣的实验，激发学生的探索*，调动他们主动思维，同时老师也可充分利用现有的中国络资源，利用新新事物给同学们注入新的热情。 2．2．1介绍物理学的典故，激发学习兴趣，培养思维能力 例1：在讲大气压强时，可先用实验把学生带进课堂，请学生上讲台试拉两个半球合在一起将里面抽成真空后的仪器，然后给同学讲经典的马德堡半球实验，在这经典的实验中，两个铁球合在一起用十五匹马都没有拉开，从这里就要引导学生为什么要把球内抽成真空？为什么能用那么大的力都没有将半球拉开？ 在这实验和典故中，学生就可能会想，为什么两个半球合在一起会用那么大的力都不能分开？有什么外力的作用吗？其中为什么要将球内抽成真空？如果不抽成真空，那情况怎是样的呢？ 老师要不断提出问题，引导学生思考问题并提出他们的见解和疑问，激发学生的兴趣，从而将枯燥的理论变的生动有趣，发展学生思维。 例2：进行共鸣（振）教学中，教师可以先讲拿破伦军队过桥因为齐步走而造成桥毁人亡的故事，吸引他们的注意力，同时问同学们为什么在桥上齐步走导致了这样的结果？我们如果是很多人在桥上走是不是也要避免齐步走？ 在这里教师要引导学生思考为什么是齐步走造成桥毁，如果不是齐步走，会不会造成这样？那其中有什么原理？学生通过这样一系列问题的思考，自己或许也可探索得出共鸣（振）原理。 2．2．2演示生动有趣的实验，激发学习的兴趣，培养思维能力 自由落体教学中，首先用不同重量的物体（重量、体积差别要稍微大一点）在同样高的地方释放，直觉告诉我们，重量大体积小的物体要比体积大重量小的物体下落的快。看看下落的时间分别是中国？然后将两个物体缠在一起释放，看它下落的时间是中国？然后通过牛顿管演示在真空状态下前面的实验，经过演示后，同学们会发现知识观念与物理观念之间的矛盾，从而激发学习兴趣，调动自己的思维，同时教师也为后面的教学打下伏笔，创造良好的氛围。 2．2．3利用中国络资源，激发学习兴趣，培养思维能力 在信息爆炸的今天，中国络的迅速发展，在有条件的学校，教师可以充分利用中国络资源，培养学生的思维能力，中国络是一个新新事物，学生对中国络的兴趣很浓厚，同时多媒体的教学也较为形象，更能激发学生的兴趣。使枯燥的教学变的生动活泼，这也是素质教育的一个新局面。利用中国络资源对传统教学的挑战，制作多媒体课件，利用FLASH等激发学生的兴趣，扭转被动思维的局面，最大限度的调动学生兴趣，培养学生的思维能力。 这样的教学过程中，学生将会增加对物理的兴趣，物理并不是简单的公式海洋，它如一个万花筒。物理概念也不是人为的创造和运用数*算得出的，它从自然现象中科学的、抽象的概括出来的。在讲授物理知识的同时培养了学生科学的思维能力。 2．3 通过类比和联想，化难为易，培养学生的思维能力 每课都有难点，只是难的程度不一样，都不能轻易放过，突破难点的方法多种多样，要根据具体情况而定。 联想可以在物理学内部进行，还可以将许多物理知识与其它知识，如生活常识、数学、化学、生物、哲学和天文知识来进行类比和联想，可以起到化解疑难、开阔视野、拓展思路的作用。有些规律和概念学生难以理解和接受，教师就可以运用这种方法来拓开学生的思维。 2．3．1类比教学 比热容概念的教学，学生由比热容的定义很难理解C与物体的热量、质量、初温、末温无关，而只决定物质本身。但是如果用一个我们熟悉的定义式来比较，如密度，密度就是物体本身具有的性质，它不随物体其它物理量的改变而改变，用这个比较，学生就比较容易理解比热容C为什么和M、T等无关了。 2．3．2联想教学 联想就是要引导学生由一事物迅速的想到另一事物，其中包括比喻联想、相似联想、接近联想、对比联想、关系联想、自由联想和遥远联想等。 例1：比喻联想教学 惯性是一切事物的固有的属性，任何情况下物体的惯性都是存在的。但是很多同学就对这就不理解：惯性是物体保持原来运动状态的性质，那么当物体的运动状态发生改变时（即做变速运动）时，他的惯性岂不是消失了吗？ 面对这样的疑问，无论是用理论推导或实验证明都是困难的，然而教师若通过联想教学，不仅可以收到更好的教学效果，也可以培养学生的思维能力。例每个同学都有阅读的习惯，但也并不是每都在阅读，但即使在劳动时，阅读的习惯照样存在；每个人都有睡觉的习性，但是并非不是每刻都在睡觉，即使在学习，睡觉的习性依旧存在。同样的道理，物体有惯性，即使它的运动状态发生改变，它的惯性同样存在，只是在外力的强迫下没有直接表现出来。 通过这样的分析，同学们就不再是简单的记住答案，同时也开动他们的脑子，想出更多易理解的解释，对这种状态也有较深刻的理解。对其它的状态，或许也会有一些独到之解了。 2．3．3类比和联想综合教学 光电效应的教学中，学生对于这种抽象的理论很难理解，象光电效应的实验现象产生时间短、存在极限频率等。 如果我们换一种教学方法，例如让同学们假想教室就是一个大金属块，而自己是里面的自由电子，粉笔当成能量，如果谁先得到十支粉笔就能离开教室，现在把粉笔分量包好，有的十支粉笔一包，有的十几支一包，有的几支粉笔一包（不同频率的光子能量不同），但是每个人只许抢一包，问哪种情况下学生能快速的离开教室？哪种情况下学生不能离开教室？ 通过这样的设景，同学们的思维马上就被调动起来了，并且很快能得到答案：抢到10支粉笔一包或是大于10支一包的同学能很快离开教室，但是如果抢到的是小于10支一包的就不能离开教室。这样借助于类比和联想，帮助他们将类比和联想的图景转化为物理图景，很快就调动了学生的思维，把一个很抽象的问题实际化就比较好理解，同学们就不会因为它难而放弃理解。教学效果相对来说要好得多。 通过这样的教学，使同学们借类比联想从抽象思维过渡到形象思维，深刻掌握和理解新概念、新规律，而且也使学生学到这一类比的思维方法，从而提高的学生的思维能力。 2．4通过实验教学，培养学生的思维能力 物理学是一门以实验为基础的自然科学。伽利略之所以在科学史上享有“近代科学方*的奠基人”的美誉，是因为他在自己的科研过程中，不仅大量运用了精心设计的实验方法，同时还特别注重数学定量分析方法的使用，从而使实验方法和数学方法紧密结合起来，不仅开创了近代科学研究方法之先河，而且使逐渐成为科学研究的一般原则。爱因基坦称这一成就为“标志着物理学的真正开端”。由此可见，在实验基础上运用数学方法进行归纳推理在物理的研究和学习中的重要性。实验教学是物理教学的重要环节，其核心就是培养和激发学生的积极思维。实验教学不仅让同学们掌握知识，还要让他们知道如何思维，还能学习科学研究的方法，培养学生的科学思维。实验和数学方法进行数据处理，通过处理后的数据让同学们发现物理规律，然后指导他们进行归纳思维的逻辑推时，得出最后的结论。这样的教学就要比简单的叫同学们记住物理概念好的多，同学们不仅学会了一种思维的方法，也使在脑海里的物理概念更加清晰，印象更加深刻
