高中物理的思维培养(共9篇)
摘 要:在高中物理教学中,教师要让学生理解物理思维在物理学习中的重要性,高中物理思维能力的培养并不是单独存在的,它是在其他思维的共同辅佐、共同帮助、共同作用下完成的,如学生在物理方面的抽象思维和形象思维,学生在做物理题的过程中这两种思维是共同存在、互帮互助、缺一不可的。
关键词:高中物理教学;思维培养;抽象思维;形象思维
在教学过程中,教师要把抽象化的问题具体化,并结合现实情况运用到其中,很多问题就会迎刃而解。思维能力在高中物理的学习中是非常重要的,培养学生的思维能力可以从抽象思维和形象思维两个方面入手,并且物理也是抽象思维和形象思维的共同结晶。事实证明,物理学借助二者的思维创造了一次又一次的伟大飞跃。因此,培养学生的思维能力不仅是为了学习物理学科,还能够培养学生的能力和素养。
一、高中物理教学中培养学生形象思维的方式
形象思维是建立在实验观察的基础之上,也就是说,它是在学生观察实验过程中所获得的感性认识,并通过这些认知形成较为清晰的物理图像,产生相关的物理概念。地球上的一切事物都有他们的特征,而这些特征恰恰是物理学的关键,通过对这些特征进行分析,建立清晰的图像,展现概念的本质。另一方面,事物的许多特征有综合性,它们产生的现象有强有弱,如果稍不注意,强的就会隐藏遮盖弱的,也就会产生错误的图像和概念。例如,对重的物体和轻的物体下落速度的观察,如果不仔细、全面地思考就会被强烈的、明显的因素诱入陷阱。因此,学生学习高中物理时,教师一定要引领学生仔细地观察实验对象,让学生产生一个较为清晰、完整的图像。
1.加强高中物理课堂教学的直观性
形象主要是借助学生的感知器官而表现出来的一种感性认识,具有强烈的个人色彩。所以,高中物理可以借助多媒体,结合教学实际,通过幻灯、演示实验、模型等多种直观手段进行教学,并借助语言文字描述让学生对物理知识产生认识,最后形成形象结构。
2.增加学生动手实践的机会
众所周知,实验是学习物理的直接手段。虽然在培养学生形象思维的过程中,学生需要观察实验现象,但是,学生亲自动手体验验证物理概念是非常必要的。纵古看今,每一次物理的重大飞跃和伟大发现,都离不开科学家一次又一次的实践。
3.给予学生创造的机会
培养学生的形象思维能力,最有效的手段就是把他们安置在解决问题的实景中,通过实战的研究、创造、发明,逐渐学会从整体把握问题,并研究具体的学习方式。本文推荐一种重要的学习方式,即模型学习法。
二、高中物理教?W中培养学生抽象思维的手段
抽象思维一般是指比较、概括分析、综合、归纳、演绎等思维方式,所以培养学生的抽象思维可以从以下几个方面入手。
1.培养学生的比较能力
在高中物理课堂教学中,教师需要引导学生比较不同事物之间的共同点和相同事物的差异性。有些事物表面差异很大,但本质上是相通的。例如,奔跑的车辆与爬行的昆虫,表面上他们没有任何联系,但本质上它们是一个物体相对于另一个物体的位置的改变。而有些事物表面上很相似,但本质却大不相同。如物理学中常用比值的方式定义物理量,电容是从某个侧面揭示和确定某一种物质的性质,在定义的思维方式上它们是相同的,但是物理概念的本质不同。
2.培养学生的概括能力
概括就是指在繁杂的事物现象中概括出事物的本质规律和特征。例如,研究电场的性质,根据实验观察到大量的静电现象,如电荷的分离和中和,电荷间的相互作用等,人们通过抽象概括提出电势和电场强度两个物理量,抓住静电场的本质属性,得出电场的基本规律。
3.培养学生的分析综合能力
分析综合就是从整体到局部,从部分到整体的逻辑思维。例如,力学中研究物体运动状态和所受外力关系时采用的隔离法。综合法把主要由分析得到的结论联系起来进行研究,指出他们之间的联系,形成一个概念和逻辑的系统。
4.培养学生的归纳和演绎能力
归纳法指从个别事物中归纳出一般规律的思维方法。如通过实验证明,共点力合成遵循平行四边形定则,进而推出平行四边形定则是矢量合成的普遍规律。演绎法和归纳法相反,是一种从一般到个别的思维方法,它们相互联系。演绎没有归纳,就缺乏依据;归纳没有演绎,归纳结果就不能扩大和加深。
物理思维能力的培养需要将学生的抽象思维与形象思维结合起来,共同配合,从而达到更好的教学成果。抽象思维的发展能够促进形象思维的发展,形象思维的进步能够推动抽象思维的跨越,并且在高中物理知识的学习和运用中,抽象思维和形象思维也是同时出现、共同存在的。如果高中物理课堂教学能够合理、巧妙地运用这两种思维,那么教学比较轻松,课堂比较有趣,教学质量自然得到有效提高。
参考文献:
关键词:高中物理,创新,创造性思维
在高中物理学科实际学习的过程中,大多数学生的感受是“开书了然,闭书茫然”。所谓“闭书茫然”就是学生在课堂学习的时候能够明白“是什么”,但课后练习却遇到思维障碍,不知道如何下笔。这不仅反映了物理学科具有较强逻辑推理性之外,也反映了教师教学方法的不当。究其原因,这主要在于学生没有从根本上掌握物理解题思维,因此,培养他们解题思维的创新能力十分重要。
一、高中物理学科特点
首先,高中物理课程内容多、容量大,各章之间的跨度比较大,加上本身所具有较强的抽象性,要求学生具备较强的空间想象能力。其次,教材文字比较严谨,这就要求学生具有较强的理解能力和发散性思维,搞清物理过程,研究对象所遵守的物理规律。另外,还需要较强的综合能力和数学能力,才能建立方程和求解,一般直接代入方程求解的很少,所以,学生在完成作业时并不顺利。而高一学生首先遇到的一个难题就是数学知识不到位。高中的学习方法、习惯以及物理学科对学生的抽象思维能力和运用数学的解题能力要求较高,要求学生有一定自学、理解能力。
二、如何提高物理解题思维创新能力
1. 设置情境教学
高中物理在很大程度上具有很强的抽象性,许多学生一开始就跟不上思维方式,在学习之后产生强烈的排斥感和枯燥感,久而久之,对物理的学习心生厌倦。所以,教师首先要培养学生对物理学科的学习兴趣。物理学是一门研究实验的科学。学生不会仅仅对物理现象作出的解释感兴趣,而是迫切需要自己动手操作实验器材去探寻现象的本质。所以,教师应尽可能地利用实验器材做到实验教学和直观教学,引导学生去探索,获取真知。另外,平常教学中,应更多注重联系生活实际,将抽象的书本知识与真实的生活现象结合,做到实践性教学,让学生能够获取直接经验。
2. 培养学生的创新意识
物理课堂教学中,培养学生的创新意识非常重要,采用探索-发现式教学,结合教材特点和学生实际情况,精心创设探索性物理问题,由教师提出问题,在教师引导下,让学生自己动脑主动探索和解决问题,然后获取物理规律。通过探索-发现式教学,可以提高学生的自主性,让学生自己在解决问题的过程中形成创新意识,激发创新精神,产生积极的创新思维。在这个过程中,教师应该多给学生质疑的时间和空间,鼓励学生大胆提问,并引导学生自己解析,其潜在的解题创新意识逐渐得到萌发。
3. 注重培养学生的科学创造思维
在物理解题思维过程中,一定要培养学生的科学创新思维,结合物理学科规律,“发现”物理学科解题思路。物理教学解题过程可以分为理解—探索—表达三个阶段。
理解指的是对物理题意的解读,提取物理题干相关信息,并默默思考相关解答方法。对题干的信息提取处于解题过程的第一阶段,这一阶段的心理特征包括初始信息的组合,建立与题意对应的物理数据库。信息提取的过程也是将文字信息与实际生活相联系的过程,是将物理的抽象化具体映射到现实生活的过程,从而有利于识别物理规律的使用条件,发现存在于物体之间的相互作用关系,以及反应物理量间的逻辑联系,这样就形成了对题目进行抽象表征的物理模型。综合习题往往又是高中物理中的较难问题,对提高学生的理解能力、思维能力、抽象概括能力等有极大的益处,但解决这一类问题通常费时费力,常有不如学其他学科见效快的感觉。
探索是对解题方法进行研究,可以分为两个阶段,前一阶段是根据自身以往的经验加以调取,筛选出适合理解过程中的信息;后一阶段是对调取出来的相关物理量进行关系的建立。其中包括题中的已知量和未知量关系,这是引导学生解题的走向,是一种经验的判断,对成功解题至关重要。
表达是对自己解题方法进行描述,是针对答案的一种检测方法,是在通过经验和模型得出结果后进行的倒推过程,验算按照之前方法得出的结果是否符合已知和未知的关系。
三、总结
由此可见,培养高中物理解题思维创新的能力得从教师的“教”和学生的“学”两方面做起,结合教师的主导和学生的主体,不断启发学生的创新意识,掌握高中物理学科特点,进而对物理知识进行深化,这样才能使学生的解题思维创新能力得到进一步的提高。
参考文献
[1]胡宇璋.“自主性学习”在物理教学中的构建[J].呼伦贝尔学院学报,2007,(15).
在长期的发展过程中,物理形成了一整套的思维方法,基本的方法有:分析与综合的方法、比较与分类的方法、抽象与概括的方法、归纳与演绎的方法、科学推理的方法等。如:牛顿定律、法拉第电磁感应定律等,都是以实验事实为基础,运用分析、综合、推理和归纳而总结出来的。又如:“质点”、“理想气体”、“点电荷”等理想物理模型,是通过形象思维而上升到抽象思维的产物。教师在实际教学中可采用以下途径对学生的物理思维能力进行培养:
一、因材施教,要求教师认真研究学生的学习基础、心理特点和认知规律。在教学过程中,从学生的实际水平出发,设法增强他们的自信心,提高学习物理的兴趣。使他们能够积极、主动地获取知识,提高能力。指导学生掌握正确的学习方法,养成良好的学习习惯。要鼓励学生独立地钻研问题,解决问题。要教育学生自己归纳所学到的知识和方法,经过独立思考,达到融会贯通,举一反三,形成正确的知识结构。使学生在学习的过程中,提高思维能力和自学能力。老师的责任是教会学生学习,而不是代替学生学习。尽可能创造条件,比如出思考题、提供阅读材料、指导课外活动等,调动学生的学习积极性和主动性,让学生开动脑筋,积极思维,加深对所学知识的理解,同时扩大知识面,开阔视野。使不同程度的学生,思维能力都得到锻炼和提高。
二、在课堂教学中,分清主次,突出重点。对重点的概念和规律要力求讲得深一些,充分发挥这些重点概念和规律在发展智力、培养能力方面的作用。要突出基本现象、基本概念和基本规律的教学。要重视对物理现象的分析,因为它是物理概念和规律形成的基础。在讲解概念时,一定要重视得出概念和规律的过程,使学生清楚地了解物理知识的形成过程。要通过对物理现象、概念和规律的讲解过程,来培养学生的思维能力和想象能力,发展他们的智力。课堂上讲解的例题,一定注意量,要引导学生把注意力放在对概念和规律的理解上,教给学生如何对具体问题进行具体分析,综合运用学过的物理知识来解决具体的问题。要做到思路清晰,逻辑性强,要讲清思维过程,做到有理有据,可按以下程序进行:物理情境—物理模型—数学推算—物理结论。只有这样,才能有效地提高物理学思维能力。
三、学生把基础概念和规律理解后让学生练习一定量的习题,习题的选择要精挑细选,要有代表性,让学生自己通过物理事实、物理实验的分析综合,感受到解决此类问题的规律及应注意问题,掌握研究方法,形成物理概念,总结规律,培养能力。并且老师要引导学生拓展延伸,建立物理模型,简化研究对象及其所处的状态和发展变化过程,这样,在一定的场合和一定的条件下,作为一种近似,可以把实际物理问题中的研究对象、物理过程、物理状态当作物理模型来处理,从而抓住核心因素以及本质特征,暂时撇开次要因素,更好帮助学生理解,解决实际问题。且要有意识地渗透类比,这样不仅可以帮助学生理解概念掌握规律,还能够培养学生的逻辑思维和判断能力。
一、注意事项
①首创:创造性的思维乃是对常规给予打破,具有与众不同及新颖的独创性的思维。②主动:教师在教学活动之中应对学生们给予积极方面的影响与引导,得使学生沉浸于活泼、主动的一种状态中,以此满足学习要求,且激发动机去学习。③多样:教学活动中给予学生们一定的信息量,使他们根据信息得以思路的开阔,进而想象得以充分,为了满足目标去寻得更多的问题解决办法。④求异:创造性的思维不只是要培育聚合性的思维能力,最为重要的方面乃是对学生的发散性思维能力的培养,要满足某目标而寻得新的且具独创性的解决办法,进而达到问题解决的最终目标,此乃求异性特点的表现。
二、培养途径
(1)训练。①观察能力的培养。一般是通过观察事物方能获取物理知识,故此如果要让学生学会及学活,应对观察能力进行培养。②注意能力的培养。教学活动中常利用创设环境及设计提问、穿插课外知识等方式,进而对学生注意力进行培养、提高,让学生们的兴奋状态保持较长,如此一来,也提高了物理课堂的教学效率。③对记忆能力的培养。强弱记忆力也就是强弱注意力的表现,学生们的注意力在培养其基础之上,指导记忆方法也是很重要的方面。④对实验操作能力的培养。物理学科是具有很强实验性的一门学科,教师对实验操作应多多重视。对创造性的思维基础的奠定、物理学中的研究成果及重大的发现都是离不开物理实验。在物理学科的创造性活动之中,设计性的实验有极其重要的作用。教学活动中应增开设计性实验研究。在设计性的实验之中对比较法、平衡法、等效法、转换法、模拟法、移植法等全部有效运用,能对学生的创造性思维的能力进行培养。譬如光电效应实验中,不但是高中物理学科中的核心实验之一,而且也是难点实验之一,若是按照教材上的要求,实验室经常要用的验电器其灵敏度就不是很能满足这些要求,那是因锌板若被紫外光照射之后,虽然有逸出的电子,不过锌板带正电就会产生电场,它阻碍了电子的逸出的继续。然而锌板其电位也是有一个极限值,当极限值不再使验电器的箔片有可见的角度张开,实验就很难得到成功。若是把这个实验改成设计性的`实验,让学生来开展研究,实验方案也重新设计,设计性的实验被学生们完成的这个过程之中,其创造性的意识就被大大地激活了,创造性的思维能力自然也就被激活。⑤对积累资料的能力进行培养。⑥对发问的能力进行培养。⑦对讨论的能力进行培养。
(2)教学改革:情境的创设;假设;实验的设计,方法的讨论;实验、数据的收集;分析、讨论;结果展示。
(3)发散想象:新的创造模式、技法会随着新发现与创造不间断地而出现。实践已经证明了一题多变、一题多解都能对学生的创新意识给予培养,和谐性多解方法及奇异性多种变换,这些会给学生们创新激情以莫大的鞭策与鼓舞。
(4)理论联系实际仍然是创新的一种。若是将物理的规律应用于实际中,就得要联系到实际,重组观念,细化规律,改进试验等方面的创新、类比程序。另一方面,物理学科的小实验、课外活动等,自然也是对学生的理论联系实际方面的培养,以利于学生形成具有创造性的思维个性。
(5)鉴赏:在物理教学活动中讨论问题,教师应对学生在研究小活动之中要运用的一些方法开展评价活动方面的培养得给予重视,鉴赏好的解法,从而对学生的学习成就感给予培养,以激发他们创造性思维的热情。
1 培养思维的流畅性
思维的流畅性是对思维速度的评价,指单位时间内发散项目的数量。即在解决问题时,能从一个方向上流畅地产生多种同类型的方案。流畅性以广博的知识和良好的记忆力为基础,是思维量的线性延伸。
① 准确掌握概念实质,确保思维的流畅性
在思维流畅性的培养过程中,仅靠学生去件件感受、事事实践、逐步总结知识是远远不够的,大量的知识要靠循序渐进的教学,尤其是一些知识的关键点,若不能透彻理解,将直接影响其思维的速度和发散的数量。如,图1、2 电键闭合后如何判断用电器是串联还是并联?
怎样判断用电器的串、并联呢?很多同学会感到困惑,如何帮助学生突破这一“瓶颈”,还得从串、并联的定义来认识。电路元件逐个顺次连接起来是串联,电路元件并列地连接在电路两点之间就是并联。判断时因电流表电阻很小可忽略,电压表电阻很大、可看成断路,导线的电阻可忽略,可把导线的长度任意伸长或缩短。按上述方法把电路整理后,再观察电路元件是逐个顺次地连接在电路中还是并列地连在电路两点之间,从而判断出电路元件的串、并联。这样的判断方法能使学生对电路连接这一类问题,拥有充分的理论依据,从而加快思维速度,促进思维的线性延伸,有效地保障思维的流畅性。
② 一题多解,发展思维的流畅性
研究物理习题的多种解法,能培养学生思维的流畅性。
例:在国防建设中经常要用爆破技术
,在一次爆破中用了一条1.2m 长的导火线来引爆炸药,导火线的燃烧速度是0.8cm / s,点火者点着导火线后立即以4m / s 的速度跑开,问他能不能在爆炸前,跑到离爆炸地点500m远的安全地带?
根据题意先画一个以爆炸点O 为圆心,以500m 为半径的圆,圆外就是安全地带。因导火线燃尽时火药就爆炸,所以导火线燃尽前的时间就是安全时间,根据题意本题可有几种解法:
(1)比较在安全时间内人通过的路程与安全距离500m 的大小;
(2)比较导火线在安全时间内燃烧的长度与导火线原长度的大小;
(3)比较人到达安全区域所用时间与导火线燃尽所用时间的大小;
(4)比较导火线最大燃烧速度与它实际燃烧速度的大小;
(5)比较人能够跑到安全地带应具备的最小速度与人实际速度的大小。
以上是一道简单的运动学问题,却有五种不同的思路与解法!并且这五种思路都是围绕匀速直线运动中的路程、时间和速度三者展开的。因此,以一个问题作为源点,根据教学的需要和学生实际的知识条件逐渐地进行纵向延伸和横向展开,经过一定的训练,引导学生的思维不断向深处发展,向广处联想,由此及彼,举一反三,既教会了学生灵活的思考方法,又得出了需要掌握的一般规律,使学生的知识得以融会贯通,从而提高了学生思维的灵活性。
2 培养思维的变通性
思维的变通性是对思维广度的评价,指思维发散项目的范围和维度,即在解决问题时,从不同方面上产生出不同类型的方案,是思维量的面状扩张,思维的变通性是以灵活性为基础的。
① 提供变式,培养灵活的思维习惯
在学生熟悉的基本题型的基础上进行“一题多变
”,充分挖掘题目的潜在功能,把问题逐步发展或延伸。通过分析,使学生达到“弄懂一题,学会一片”的功效,这有利于拓展学生思维的深度和广度。
例:一块冰浮在烧杯内的水面上,冰熔化后,液面如何变化?
此题可进行如下变式:
(1)冰块内若含有铁屑,冰溶化后液面如何变化?
(2)冰块内若含有木屑,冰溶化后液面如何变化?
(3)将木块、铁块用细线系在一起,放入水中(如图3),若剪断细绳待两物体静止后,液面怎样变化?
(4)在木块上放一体积为1.3× 10-3 m3,重为7.84N 的物体后置于水中(如图4),若将物体从木块上取下来,放入水中,当木块和物体都静止时,容器中水面又将会怎样变化?
② 以点织网,探索灵活的思维方法
学习的思维过程,一般是从一个个知识点出发,学习每个概念、原理,然后把各个概念及原理纵横地“串联”或“并联”起来,有机地编织成纵横交叉的知识网络。引导学生围绕一个个知识点进行归纳和总结,就能使学生逐步探索出发散性思维的基本方法。如有关光的知识可用一网络图把知识编织起来。如图:
通过分析这一知识网络图,可解决较多的复杂问题。如学生填光学元件无从下手的问题,分析知识网络图可得到如下结论:凡是光从一种介质射入另一种界面后又回到原介质中,就从光的反射入手,考虑平面镜、球面镜,而球面镜是选学内容,只考虑平面镜就行了;凡光穿过某介质后继续传播,就从光的折射入手,考虑凸、凹透镜就行了。
3 培养思维的独特性
思维的独特性是对思维深度的评价,指思维发散成果的新颖性和
独特性。独创思维是以思维的流畅性和变通性为基础,它不仅要求思维范围大、速度快,而且要求质量高,特别要求要有一定的独特性。学生中常有一些思维快,好奇心强的学生,他们一般基础较好,接受新知识的能力较强,思维比较敏捷。这些学生往往会有一些出人意料的问题及解题方法。对此,要尽可能地保护他们的好奇心。可以引导他们预习教材,指导他们阅读一些参考书籍,参与他们的探索思考,保护和培养他们创造性思维的萌芽,鼓励他们锲而不舍地追求,以求不断地有所发现,有所创见。如笔者在复习“测定物质的密度”一节时,曾设计了这样一个实验题:现有天平和法码、量筒、烧杯、刻度尺、水等几种器材,供你选用来测量某种液体的密度,想想看,你有哪些方法?
学生立刻驰骋想象,各抒己见,出现了多种测量方法,在同学们热火朝天地讨论时,一位学生说:“我可以不用题中仪器,只给我一个弹簧秤和一块铁块即可”。
方法是:用弹簧秤称出铁块重G,再分别将铁块浸没水中和被测液体中,并分别读出弹簧秤的示数G1和G2,可推导出ρ液=( G - G2 / G -G1)ρ水,此题解法既捷又优,教师可以抓住这种类似契机,因势利导,鼓励学生不断创新,把思维质量推上更高层次。
一、更新传统观念,创建科学氛围
1.克服依赖思想。鼓励学生主动应对面临的困难和问题,这样可使学生时刻处于积极应对的心理状态,而这种心理状态正是培养学生发散思维能力和创新能力所必需的。
2.克服从众思想。教育学生敢于发表自己的见解,锐意求新。但应提醒学生发表思想、观点时应有理有据,切勿草率行事。
3.克服盲目崇拜权威的思想。在实际教学过程中,可以结合与物理课本相关的背景知识,教育学生以物理学家为榜样,无论是从物理课本和教师那里,还是从报刊杂志学到的知识,都不能只是一味接受,要采取批判性接受的方式,即:通过一定的理论论证和实验验证后才能接受。决不能仅仅因为这种观点是出自某个权威人物之口,就不加思索地盲目接受,甚至顶礼膜拜。此所谓“真理面前人人平等”。
4.激励学生热爱科学、勇于探索。在物理教学过程中,要充分挖掘教材,利用大量的物理史实并结合当今社会发展形势,使学生深刻地认识到科学技术的价值以及献身科学的重大意义。
二、建立完善的物理知识体系和良好的认知结构
这需要在物理教学过程中,使学生对所学的全部知识点都能深刻理解、准确把握,对每一章节知识在整个高中物理体系的地位及各章节间的逻辑关系建立清醒的认识,并要求对所学理论知识在实践的基础上产生较深的感性认识。只有这样,学生才能把课本中的物理知识同化成自己认知结构的一部分,才能为学生充分运用发散思维能力,解决各类物理问题提供丰厚的知识储备。离开学生的知识储备,空谈发散思维能力,那就是无本之木、无源之水。
三、在中学物理教学中,应教会学生的几种发散思维方式
1.逆向思维方式:这种思维方式的特点是打破人们思考问题的常规顺序,反其道而行之,将顺着想的思路加以颠倒用以解决问题的思维方式。其具体表现形式多种多样,其作用是可使我们得到常规眼光看不到的事物的另一面,有助于我们更全面地认识事物、更深入地思考问题,有助于我们提出新的思想和观点。
2.“独辟蹊径”思维方式:这种思维方式的特点是面对处于错综复杂的关系网中的棘手问题,重新审视各环节及其相互关系,打破常规思路的限制,从人们最容易忽视的角度入手,寻找解决问题的切入点,并建立、完善解决问题思路的过程。当我们利用常规思路解决问题一筹莫展时,利用这种思维方式往往可收到“柳暗花明又一村”的良好效果。在学生处理复杂问题或特殊问题时,教师应通过讲解和引导,使学生逐步掌握这种思维方法。 3.辐射思维方式与辐辏思维方式:“辐射发散”作为一种创新思维方式,是指以所解决问题的实际需要作为出发点,朝四面八方各个角度做立体式的发散思考,力求最大限度地获得新思想、新观点。要使这种思维方式发挥最大作用,必须在民主、宽松的气氛下充分调动集体智慧,集思广益、兼收并蓄。在实际物理教学中,对一些比较新奇独特的物理现象、物理问题,或者一些较为复杂而又有一定研究、讨论价值的问题,教师可带领、引导学生利用辐射思维方式去解决,这样既有利于学生理解、掌握、应用所学的物理知识,又能培养和锻炼学生的辐射思维能力。
与前者相反,辐辏思维方式是指以所要解决的实际问题为着眼点,分别从四面八方各角度入手,寻求解决问题的合理途径。在教学过程中,面对复杂的物理问题,我们可以一开始就使用辐辏方式来思考;也可以先利用辐射思维方式获得一些有用的思路和观点,再利用辐辏思维方式进行筛选。因此,这两种思维方式往往相辅相成。
4.直觉思维方式:所谓直觉,就是洞察事物的一种特殊思维活动,是人们对事物和问题不经反复思考的一种直觉洞察,这是一种自古就有且普遍存在的思维方式,在人们的生活和学习中常发挥重要作用。要运用这种思维方式研究物理问题,认识和发现规律,就需要现实的物理教学过程摆脱课本和课堂的束缚,走向生活、走向生产、走向自然,进而使学生掌握大量感性材料,从中受到启迪,激发直觉,产生灵感。利用直觉思维解决问题具有整体性和猜测性,因此,它需要与逻辑思维和实验验证相结合,才能保证其正确性和科学性。
关键词:理性思维,思维障碍,物理建模
前苏联著名教育实践家和教育理论家苏霍姆林斯基曾指出“:懂得还不等于已知,理解还不等于知识。为了取得牢固的知识,还必须进行思考“”学校应当是一个思考的王国。”这里的“思考”即应为理性思维。物理教学中对学生思维能力的培养是是中学教育理性思维能力培养的主要渠道,从物理概念的建立、物理定律的发现、基础理论的创立和突破都渗透着理性思维能力。
一、高中学生物理思维障碍
对于高中的学生来说,虽说思维水平已基本达到一定的层次,但理性思维能力比较差。首先,思维的条理性比较差。不能进行有目的的、有条理的进行分析问题,遇到问题时大多是靠“感觉”来判断。其次,思维是片面的。往往根据表象就得结论,而不能系统的从题干仔细分析。并且,思维具有很大的惰性。表现在没有经过仔细的分析就急于写出一个公式,然后用已知量代入,得出结果就算完事,这就是思维上的懒惰,不喜欢进行思考、分析,习惯性的套公式。再者,思维上缺乏严密性。
二、思维障碍形成原因及解决措施
学生有这样的思维方式,形成原因有很多。首先初中物理知识量较少,教学进度慢,教师会会进行反复的讲与练,导致了学生养成了文科式的死记硬背的学习习惯。到高中,知识点与难度增加,教学进度加快,练习题的题条件多,需要学生对题多分析、思考并选择合适的方法去解决问题。其次,思维定势带来的思维障碍也不容忽视;再有,分析问题时往往忽视隐含条件;当然,不当的教学也是引起的思维障碍的重要原因。
三、如何在高中物理教学中培养学生的理性思维
1.概念教学中培养理性思维
(1)不同的概念对应不同的引入方式:可从生活实际中引入;可用类比的方式得出概念,比如电势能类比于重力势能,电容类比于容器容积等;还有一些,原有的旧概念的不合理性,从而需要新的理论,比如玻尔原子假设的提出来源于经典理论无法解释一些现象。强调概念和规律的物理本质,让学生从概念开始,体会理性的思考。
(2)物理模型的创建
物理研究是从复杂的现象中去除次要因素,建立简单模型,进行研究得出结论。建立理想化物理模型,是一种物理研究的重要方法,应该注意让学生了解物理模型的意义及其建立的过程,这也是培养物理创造思维能力的重要途径。例如,质点、点电荷、理想气体、轻杆等研究对象模型的建立;轻杆、轻绳在竖直平面内转动的运动模型;发电机产生交流电的生产模型等等。
2.物理规律中培养理性思维
(1)通过实验教学探索物理规律
实验是物理规律获得的主要途径,从伽利略开始,实验就成了验证猜想的唯一途径。他的“理想化斜面实验”“,研究自由落体运动规律实验”等,把实验与数学方法、逻辑论证等理性思维方法结合起来,形成了近代物理学定量研究的科学方法论体系。课堂中,通过演示实验体会物理来源于生活,并能指导生活;通过学生分组实验,让学生在实验过程中探索物理规律得出的过程,如力的合成等,实验中要注意不仅是学会使用与操作测量工具,而是真正用来探究规律的一个科学方法。
(2)细致的理论推导
有些规律,可以从理论推导,这样过程正是培养学生有逻辑的解决问题的能力的过程。例,交流电的产生,可用导体棒切割磁感线产生电动势的方法,也可结合数学求导去求磁通量的变化率,多种思路推导结论,有利于培养学生思维的灵活性。
3.习题课中理性思维的培养
(1)审题
学生做错题有百分之七十是因审题不清而造成的。会审题,要会咬文嚼字,捕捉关键词句;根据过程画好情景示意图;接下来建立正确的物理模型,注意选择合适的研究对象与合理的过程;其中审题过程要重视对基本过程的分析,力学部分涉及到的过程有匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动等,电学中的变化过程主要有电容器的充电与放电等。提醒学生重视审题,同时要舍得花时间与学生一起审题,细致而严密的分析过程,是培养学生理性思维严密性的很好的一个方法。
(2)习题课中选择的题要有可挖深的潜力。例如:一根长R的轻绳系一小球在竖直平面内做圆周运动,若要过最高,它在最低点时所需的最小速度V0?根据最高点临界条件:绳上拉力为0,可计算出最低点最小速度为提高1:若最低点速度时,则小球在原来圆轨道上能够上升的最大高度?最大高度时,绳上拉力也为0,根据受力分析可知此时速度并不为0,根据重力沿半径方向的分力提供圆周运动的向心力可求出最高点时速度的大小,再用动能定理算出上升的最大高度。提高2:若在提高1的基础上,问小球能够上升的最大高度?则要分析细绳拉力为零之后小球应做平抛运动。经常进行如此的习题深化,对于提高学生理性思维深度很有帮助,物理学中的探索,就是透过物体表面属性寻求内在规律的过程,也即不断加深思维客体深度的过程,深度越大,越要求人们采用不同的思维方式、思维方法、思维策略等。
4.复习课中的理性思维培养
复习课是理顺各知识点间的关系“,温故而知新”的重要环节,通过归纳、演绎与类比,让学生认识所学知识的层次结构与相互的关系。例如选修3-5中的几点难点,玻尔的跃迁假设,电离,光电效应,这三个内容看似无关,却都是电子吸收不同光子产生的不同现象,基态电子吸收特定频率的光子才能发生跃迁;若吸收能量大于电离能时,可吸收连续频率的光子而电离成为自由电子;若吸收光子的能量大于逸出功时,就能脱离金属而发生光电效应,成为真正“自由”的光电子。这样一来,学生对于这一块内容就有了整体的概念,培养学生思维的完整性。
【关键词】 高中物理 类比思维 能力培养 教学
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711(2015)02-061-01
高中物理教学中对类比思维的培养是符合物理学发展的,这一点从物理学发展史可以得到有效证明。在教学过程中,应注重学生自主学习能力培养,因材施教,提高对物理知识的学习兴趣,采用科学合理的教学模式,丰富物理教学内容,使学生的身心健康得到发展,掌握学习知识的方法。
1. 类比思维的意义
类比思维是用一种类比推理的方式灵活应用所学知识,将逻辑梳理清晰,在大脑中通过抽象的类比来实现对新事物的解答。它也是一种举一反三的能力,知道一件事物的实质,相应的根据彼此的相关性,可以推导出未知事物所具有的性质,关键在于要有联系已知的能力,类比法对未知做出判断。类比思维是具有创造性的,要求有较高的创新能力,来支持类比思维方式的形成,同时类比思维作为一种抽象的思维方式,它需要将抽象具体化形成形象的表达方式,将原本只观察表面看似毫无联系的两个事物联系起来,寻找出相似的特征,得到未知领域的新成果。
2. 高中物理教学中类比思维的培养措施
2.1以学生为主体,了解学生的性格特点
现代学生的性格发展随时代的变化太大,采用传统式教学模式,已经不能满足学生的身心健康发展,如今的学生个性突出,有着不同的生活习惯和不同的家庭环境,所以在性格上也有很多不同之处。利用这种性格取向,将学生的类比思维依照不同的教育方式进行科学培养,稳重的学生踏实学习,教师教育活跃的学生学会谨慎学习。同时为学生的思维发展留下足够的空间,渗透式培养学生类比思维,充分调动每位学生的课堂积极性,引导学生自主建立类比思维,喜欢收获创新的乐趣,将高中物理趣味化,为学生学习物理提供精神上的支撑。学生在用类比思维解决物理问题时,得到了一份发自内心的成就感,可以加深对类比思维的认识,逐渐善于通过自己的努力运用类比思维方式,构建创新的思维,实现了在高中物理培养类比思维的教学目的。
2.2采用科学合理的教学模式
学生在对物理知识学习的过程是掌握学习方法的过程,应通过学生自己的努力得出物理规律,改革物理教学模式,使学生的类比思维得到培养,从而有力量解决物理问题。科学合理的教学模式应该是注重培养学生自主学习兴趣,通过教师的引导式教育,启发学生的类比思维,进行课堂互动及时检查学生的思维方向是否正确,将已知的知识应用到对未知事物的解答上,准确找到两者的相似之处,类比判断两者是否存在着这样的相关性,通过验证找到答案,证明类比思维下的成果的准确性。物理教学中培养类比思维很重要的,科学的教学模式可为类比思维提供发展空间,建立合适的教学模式,促进学生身心健康发展。
2.3利用物理学史的价值作用
在物理学史上就有了对类比思维的应用,可以说物理学的发展离不开类比思维,通过类比创造出来的概念,往往会成为物理领域的新发展,它使人们摆脱思想的束缚,成就物理学史上的辉煌。在物理学发展史上类比原子结构模型与行星模型,万有引力与静电力等,都是根据类比而得出的科研成果,是人类物理学发展史上的大事件,所以类比思维对学习物理是很重要的。在物理课上,教师可以利用物理学史上的经典故事,让学生体会到前人是如何利用类比思维解决物理问题的,加深学生对类比思维的认识度,鼓励学生运用类比思维探讨物理知识。利用物理学史的价值,可有效培养学生的类比思维,建立学生对物理学的情感。
2.4采取课堂讨论的形式进行类比思维培养
讨论是人际交流的一种形式,采取讨论的形式进行教育还可以提高学生之间的感情,增强学习知识的能力水平,锻炼学生进行自主学习,教师适时对学生提供学习方法指导。围绕研究的问题展开具体讨论,交换不同的学习思维,收集相关资料,发现研究对象与对照者之间的相关联系,也许会有很多方面相似,要一一进行验证,找到正确的那种相似关系,继续比较两者关系,解答研究对象的未知规律,在讨论出现瓶颈时,寻求教师的指导,高效完成物理教学课程。通过课堂讨论的形式,调节了以往枯燥的物理课堂气氛,培养学习兴趣,从自主学习中掌握到学习物理知识的方法,为提高学习能力做基础。
3. 结语
类比思维在物理教学中的应用逐渐得到重视,培养类比思维的过程中,遇到的困难也积极应对,为物理教学提供发展空间。类比思维使学生提高想象力,锻炼脑力及抽象意识,可以使物理教学更加轻松,防止传统教育对学生思维的捆绑,使学生的思维得到自由发挥。实现物理学科的教学任务。
[ 参 考 文 献 ]
[1]姚兴勇.浅析类比法在中学物理教学中的应用[J].教育界,2013(7):70.
[2]王宏伟.浅谈物理探究思维中的类比思维[J].课程教育研究(新教师教学)2012,(14):121.
一、教师创造性的思想和能力是培养学生创造性思维的基础
前苏联著名教育家沙塔洛夫指出:“教师的创造性是学生创造性的源泉。”学生思维能力的强弱与教师创造性教学的水平直接联系,互为反馈,如果教师拘泥于“—支粉笔一本书,口讲不足手势补。”的照本宣科教学方式,就会扼杀学生创造性思维的健康发展,使学生的创造性失去生命力,因此,教师必须更新教学观念,探索创造性教学的新模式。以实现
发展学生创造性思维的目的。1.教师要转变传统教学思想观念
教学工作是受教学思想所制约的,创造性的教学思想是工作的指南。在我国长期以来。—直采用灌输式教育模式,知识积累第一,能力培养第二,未能把能力教育渗透在知织传授之今。因此便形成了从理论到理论、放书本到书本,按部就班循序渐进,老师循循诱导。学生亦步亦趋;重视照文理解,轻视怀疑求新;重视逻辑推理,轻视发散求异;重概念内涵、轻形象直观,重知识积累、轻能力培养;重师道尊严,轻学生心理感受。培养出来的学生高分低能,唯书,唯上,唯名人。概念推理能力强,动手实践能力弱,缺乏求异求新和求实的创造思维。要克服这些现象,关键在于教师的思想观念。首先在教育思想上要摒弃传授知识为主的观念,树立培养能力为主的思想,把培养能力增长才干作为教育的根本目的,为培养能力而传授知识。第二、无论在课堂设计上、内容选择上,还是在教学重点上、教学方法上和成绩考核上都要体现以培养能力为主的思想,第二、教学过程应着重体现学生的形象思维能力、想象能力、发散思维能力,综合能力以及灵活运用方法能力的培养的教学思想。讲课时,应给学生自由联想的时间允分发表不同意见,鼓励学生求新求异和求索的精神。
2.教师应精心设计创造性的教案
在物理教材中,科学的物理概念中定理、定律,是通过前人大量的科学实验总结得出的。中学物理教材提供了丰富的创造性教学内容,所以教师必须充分发挥自己的创造性潜能。灵活地运用各种教法,创造性地组织教材、使静态教材内容变为具有探究性的研究问题,诱发学生探索、启发学生探求物理的力法和思维,使学生成为探索学习过程的“主人”。例如:设计自由落体运动的教案时,可以一反物理摄念──原理──规律的教学常规,采用先引导学生实验(1)石块和纸片同高同时释放下落。(2)小纸片和大纸片同高同时释放下落。(3)小纸团和石块同高同时释放下落。(4)提出问题思考,引导学生阅读教材内容,对照亚里士多德的观点,使学生带着疑问观察教师做的牛顿管自由落体实验,并利用快速摄录方法记录下落过程,然后,利用慢镜重放使学生看清:铁块和羽毛同时下落的过程,最后让学生自己去总结物理概念,规律,教师则指导学习重点、关键和学习方法。通过实验求索导学,启发学生自己去思考、推理、判断、总结,激发学生的探索精神和创造性思维的形成。
3.教师要精心设计发散型的物理问题
苏霍姆林斯基说过:“真正学校是—个积极思考的王国”。教学过程是—个不断提出问题,分析问题,解决问题的动态变化过程,在课堂教学中教师精心构建—系列的符合学生认知心理的由浅入深,由易到难,层层深入的发散型物理问题。引导学生的思维活动向纵深发展,向多角度多例面发展,在课余作业布置上教师应着重设计具有发散性、创造性的思考练习题。教师要鼓励学生质疑问难,大胆怀疑探奇索引,寻根问底从而促进学生创造性思维的发展。
4.教师应精心组织科技小组活动 科技小组活动既可以培养学生学习兴趣又可以培养创造性思维能力的发展。我们在科技小组动中,组织学生进行电路安装、维修、收音机、电报机模型的组装、物理仪器的制作、无线电遥控小小的组装、物理实验的改进以及最新科技讲座,组织学生观看最新科技影片等等。通过科技实践活动培养学生的动手能力和创新意识能力,开阔学生知识视野让学生从中
寻觅和探索物理的奥秘。
二、有效的思维激发是培养创造性思维的关健
创造性思维乃是多种思维形式高度结合的结果。它的主要思维形式有发散思维和集中思维。发散思维又称为辐射思维,就是从一个目标或思维起点出发,沿着不同方向,顺应各个角度,提出各种设想,寻找各种途径解决具体问题的思维方法,它具有三种特性,即思维的流畅性、灵活性和独创性。而集中思维则是对发散思维提出的各种可能性进行比较并集中到某一可能性上。教学中如何激发学生的创造性思维,本人做法如下:
1.类比启发培养学生思维的流畅性
类比启发是根据两个不同对象的部分属性相以进而比较启发。通过类比启发可以借助已知的熟悉对象达到对未知生疏对象的某种理解和启发,起到由此及彼,触发联想使对陌生的知识很抉有“似曾相识”的感觉作用。思维的流畅性是指导学生善于分析联想,思路开阔,能对问题流畅地作出思维反应;因此教师在教学中应不失时机地引导学生对新知识进行恰当的类比,抓住知识系统中同类要素的联系,实现知识的顺利迁移,从而获得扎实牢固的新知识和技能,潜移默化地使学生的思维达到流畅性。在教学中,教师要按照知识本身的结构规律通过类比迁移,把所学的知识由点变线,由线变面,形成知识网络,例如:讲授电势能、电势、电势差和电场力做功时,可对应重力势能、高度、高度差和重力做功比较找出知识相似性的特点。使学生在知识似曾相识中豁然开朗,从而培养学生思维流畅性。
2.一题多解多变,培养学生思维的灵活性
思维的灵活性是指思维活动具有较高的灵活程度,能善于沿着不同角度,顺着不同方向,选择不同方法,对同—问题从多方位、多层次、多侧面的认识。在教学中教师应自始至终。持之以恒地引导学生不拘泥于狭隘的解题思路,突破单—的思维模式,诱导他们转换角度多方思考,探索多种解题方法进行—题多解、一题多变、一题多问,从而培养学生思维的灵活性。
3.鼓励求异,培养异思维的独创性
求异探索是—种富有创见性的辨异思维。它能够揭示客观的本质特性和内在联系,创造出新颖的思维成果。思维独创性指敢于超越传统习惯的束缚,摆脱原有知识范围的羁绊和思维定势禁锢,善于把头脑中已有的知识信息重新组合,产生具有进步意义的新设想和新发现,教学中教师应着力引导学生敢于突破陈规,提出大胆设想和独特的见解,鼓励学生标新立异,另辟蹊径,探寻到具有创新意识的妙法,达到培养思维独创性的目的,例如:学生学习“磁场和磁感线”—节时,对磁感线概念的理解有疑难,为此教师可先组织学生实验:让学生在一块玻璃板上均匀地撒一些铁屑,然后把玻璃板放在条形磁体上,轻敲玻璃板,观察铁屑的分布有什么变化,随后教师根据实验内容设计下列问题让学生课堂分组研讨:(1)磁感线是真实的还是假想的曲线?(2)任意二条磁感线能否相交?为什么?(3)用磁感线来描述磁场强弱和方向的优越性在哪里?上述问题引起同学们思考探索再实验观察思考,各抒己见从而获得真知。通过争辨开发了学生的思维,培养了学生思维的独立创造。
三、培养实验能力是提高创造性思维的重要手段
中学物理实验是培养学生科学的观察、实验的能力、科学的思维、分析和解决问题的能力。根据教学大纲的基本要求,在中学物理实验的教学过程中应使学生在科学实验的基本方法上有一个实在的感受,从而培养他们的探索精神和创造性,并受到科学方法的教育。下
面谈谈培养学生实验能力的有效途径。1.在实验设计中培养学生思维的创造性
物理学家在探索物理世界奥秘中创造性地运用科学的实验发现了一个又一个的物理规律,他们不仅留给我们丰富的实验成果,更为重要的在于实验本身精巧的设计,独到的方法,深刻的分析以及科学的原理。教师在实验教学中要引导学生通过掌握的物理原理去设计实验方案。例如:用单摆测量本地重力加速度G,要求学生围绕实验目的和要求,在已学知识范围内,设计多种实验方案,如绳子的长短粗细、摆球的大小,实心和空心铁球、胶球、木球等。在各种方案实验中比较出最佳的方案,从而达到培养学生思维的创造性。
2.在实验过程和实验分析中培养学生思维的严谨性
实验不应只是为了得出规律结果,重要的是培养学生研究物理规律过程的探索精神和研究方法。所以教师要根据学生的实际水平指导学生实验过程的科学操作和严格的实验步骤,以此培养学生严谨的科学态度。在实验教学中还应引导学生分析实验数据的真实性,教会学生分析误差以及减少误差的方法,通过分析问题解决的能力训练达到培养学生严谨科学
思维目的。
创造性思维能力的培养物理教学的重要任务,运用科学的思维方法培养学生的创造性思维能力,不仅可使学生“学会”更重要的是使学生“会学”从而提高学生综合素质,达到
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