畢國麗
(浙江省鎮(zhèn)海中學 浙江 寧波 3152 00 )
加強對學生思維能力的培養(yǎng)是物理教學的重要目標之一.思維能力主要包括獨立的思維能力,批判性的思維能力和深刻性的思維能力.
一個學生的思維發(fā)展水平反映其學習能力,要使學生學會學習,必須重視對學生思維的培養(yǎng),提高其思維能力.因此,在物理教學中,培養(yǎng)學生良好的物理思維能力成為教學重點.
獨立的思維能力表現(xiàn)為善于獨立地提出問題、分析問題、解決問題.就學習過程而言,具備獨立的思維能力是學好知識的前提.物理是一門思維學科,在物理教學活動過程中,重視培養(yǎng)學生思維的獨立性,意義頗深.
例如,學習“勻變速直線運動的規(guī)律”時,會碰到這樣一個問題,即汽車以36 k m/h的速度行駛,剎車后的加速度大小是4m/s2,則剎車后3s內汽車通過的位移是多少?
學生初學時往往是通過位移公式
v0=10 m/s
a=-4m/s2
t=3s
代入數(shù)據(jù)得出位移
x=12 m
對照參考答案,發(fā)現(xiàn)不對.這時及時引導學生思考兩個問題,一是汽車經過多長時間速度減為零,二是對于剎車問題中有無時間限制.通過上述兩個問題引導學生思考,使其發(fā)現(xiàn)所犯的錯誤以及找出正確的解決方法.
又如,在“測定滑動摩擦力”的實驗中,首先給出一個模型,如圖1(a),讓學生實際操作,并且發(fā)現(xiàn)其中的問題是彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定,這時鼓勵學生分析原因,并且思考解決方案.原來,用手直接拉物塊很難讓其勻速前進,而物塊是在做變速運動,所以,彈簧測力計的讀數(shù)會變化,并且讀數(shù)也不等于摩擦力的大小,因此思考并改進得出方案2,如圖1(b)所示.
圖1
學生動手操作,發(fā)現(xiàn)依然存在問題,因為彈簧測力計水平放置,這樣讀數(shù)依然比較困難,繼續(xù)鼓勵學生思考如何改進實驗方案.通過多次探討交流,提出改進方案3,如圖1(c).
要讓學生真正成為學習的主人,真正成為具有獨立思維能力的人,就應該在物理教學中堅持不懈地引導、鼓勵學生多思考,會思考,啟發(fā)、活躍學生的思維,點燃學生思維的火花,讓學生的思維不斷閃現(xiàn)出創(chuàng)造的“靈光”,從而培養(yǎng)學生具有獨立的思維能力.
物理思維的批判性是指善于冷靜地考慮物理問題,能有主見地、科學地分析、評價事物.在實際教學工作中,我們往往忽視對這一思維能力的培養(yǎng),殊不知,當今科技發(fā)達的社會里,只有具備批判性思維能力的人,才能在眾多前人的理論中尋出突破口,從而脫穎而出.
在物理課堂教學實踐中,對某些物理情境比較模糊的問題,教師可通過提問的方式鼓勵學生勇于質疑,誘導他們爭論并大膽發(fā)表自己的意見,以期建立清晰的物理情境與模型.
例如,有這樣一個例題,即如圖2所示,用長為l的細繩懸掛一質量為m的小球,再把小球拉到A點,使懸線與水平方向成30 °夾角,然后松手.問:小球運動到懸點正下方B點的速度為多少?
圖2
在教學中筆者首先讓學生解題,并讓其到黑板前板演,兩位學生到黑板前演示的結果均為
在此基礎上筆者問學生:你們認為上述解題思路正確嗎?若同意,請求出最低點的速度;若不同意,則說說你的理由.學生對這種類型的題目很感興趣,于是就圍繞題目展開了積極的爭論.有一些學生認為給出的思路是正確的,因為小球被長為l的細線系住,釋放后將繞O點做圓周運動,只有重力做功.另有極少數(shù)的學生不同意這個觀點,認為小球并沒有像他們所分析的那樣立即做圓周運動,因為當小球剛被釋放時,細線未被拉緊,小球只受重力作用,做自由落體運動;當小球下落至細線偏下與水平方向成30 °時,即圖3中的C位置,細線才被拉緊,此后小球開始做圓周運動,即小球前后有兩種運動狀態(tài).話音剛落,又有學生發(fā)表了自己的觀點:按照你們的分析,在整個過程中都只有重力做功,機械能守恒,所以列出的方程式還是正確的.霎時間教室中安靜了下來,似乎學生中已無異議了.
圖3
于是筆者就及時誘導學生要全面分析和思考問題,即小球開始時是做自由落體運動,到達C位置時的速度方向是豎直向下的,然后小球開始做圓周運動,此時小球的速度方向為過C點的切線方向,現(xiàn)在兩者的方向一致嗎?速度是如何實現(xiàn)改變的?通過適當點撥,學生的思維又被激活了,再次對物理過程進行了剖析.
(1)在C點豎直向下的速度可分解到沿半徑方向和垂直于半徑(即過C點的切線方向)兩方向上.
(2)當細線(在C點)被拉緊的瞬間,細線的拉力對小球做了功,使小球沿半徑方向的動能減小為零.
這樣,不僅使學生在爭論中建立起正確的物理模型,并很快由此獲得正確的結論,而且有效地激發(fā)了學生思維的批判性.
思維的深刻性是指思維的抽象程度和思維活動的深度,就是善于透過紛繁的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題本質的思維能力,它是一切思維能力的基礎.在物理課堂教學實踐中,學生往往對一些看似“淺顯易懂”的內容不求甚解,這種“思維惰性”使一些學生對學習中的疑點、難點淺嘗輒止,從而導致其思維表現(xiàn)出較大的膚淺性.為此,教師應善于提出恰當?shù)膯栴},激起學生思維的波瀾,啟發(fā)學生對問題進行深入分析和深刻理解.
例如,在動態(tài)電路習題中有這樣一道題目:如圖4所示,R1為定值電阻,R2為可變電阻,E為電源電動勢,r為電源的內電阻,以下說法中正確的是
A.當R2=R1+r時,R2上獲得最大功率
B.當R1=R2+r時,R1上獲得最大功率
C.當R2=0時,R1上獲得功率最大
D.當R2=0時,電源的輸出功率最大
圖4
學生利用閉合電路歐姆定律中的一個規(guī)律“當外電路的總電阻等于電源內阻時,電源輸出功率最大”,結合等效法(即在選項A中,把R1看做電源的一部分)得到選項A與選項B均正確.對于這道題目的講解,筆者先舉出了具體的數(shù)據(jù),比如設E=3 V,r=1Ω,R1=3Ω.如果選項B正確,代入數(shù)據(jù)會得出R1上獲得的功率為P=0.75 W,對選項C,經過計算得出當R2=0時,R1上獲得功率為P=3 W.這時提出問題讓學生思考為什么用規(guī)律來解題得出的結論和計算得出的結論是不同的呢?原來在利用等效法時,看做電源一部分的電阻不能為變化的電阻.同時可以發(fā)現(xiàn),當研究的電阻是可變電阻時,利用等效法非常有效、快捷,但是研究的是定值電阻時,結論應該是當電路電流最大時,電阻獲得的功率最大.
習題講解到此,學生已經發(fā)現(xiàn)了問題所在,但這時并不應該結束,應該對“等效法”拓展研究.
拓展1:“測定電源電動勢和內阻”的實驗習題教學中的一道題目,如圖5,用一只電流表和兩個定值電阻測量電源電動勢和內阻的實驗中,由于未考慮電流表內阻,測量值E 比真實值______,測量值r比真實值______.
圖5
學生利用等效法可以快速地得出正確的結論,把電流表看做電源的一部分,等效電源的電動勢不變,而等效電源的內阻大于實際電源的內阻,故內阻偏大.
拓展2:如圖6,用一只電壓表和兩個定值電阻測量電源電動勢和內阻的實驗中,由于未考慮電壓表內阻,測量值E 比真實值______,測量值r比真實值______.
圖6
利用等效法,將電壓表等效為電源的一部分,等效電源的電動勢為并聯(lián)后的電壓比實際的電動勢偏小,而等效內阻為并聯(lián)后的內阻也偏?。?/p>
通過以上的拓展研究,可以使學生更深刻地理解等效法的內涵,以達到非常好的教學效果.
綜上所述,在物理教學實踐中培養(yǎng)學生良好的物理思維能力,是培養(yǎng)能力的一條主渠道,應該引起充分重視.教學的根本任務不僅在于向學生傳授知識,更重要的是優(yōu)化學生的思維能力.
1 (美)斯滕伯格(Sternberg,R.J.).認知心理學.楊炳鈞,等譯.北京:中國輕工業(yè)出版社,2000