李娜

摘 要：學習物理的過程對學生的思維發(fā)展至關(guān)重要，思維決定行為，行為影響結(jié)果。關(guān)于物理思維以及人類思維的共性進行闡述，在實驗中物理思維的特點和形成過程進行說明。

關(guān)鍵詞：思維；思維特點；物理教學；物理思維過程；測量性實驗；探究性實驗

一、思維

是人腦對客觀事物的間接反映，是借助于已有的知識和經(jīng)驗，來推測未知的事物。它探索與發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)部本質(zhì)聯(lián)系和規(guī)律性的高級認識階段。

二、物理思維

是建立在物理實驗之上通過概念的建立，規(guī)律的發(fā)現(xiàn)逐漸形成的。與一般的思維之間既存在共性也有個性之分，更具有現(xiàn)實意義。

三、物理思維在教學中的體現(xiàn)

1.模型法：事物是紛繁多樣的，作為研究對象的事物要抓住主要特征忽略次要特征形成抽象概括化的理想模型，這是人腦對思維的加工過程思維形成的過程也是思維的一種形式。

2.邏輯推理：在物理教學中的真空罩實驗，隨著空氣的抽出，鈴聲越來越小，推理當沒有空氣既真空時還會聽到鈴聲嗎？通過已知事物對未知事物的判斷即思維的方式。

3.類比法：水管中的水流類所受的阻力，類比導體中的電流。通過對事物的相似性進行比較分析得出共性的問題屬于思維的辯證。

4.控制變量：被研究的對象影響因素多個，要研究的問題是被研究的對象與其中一個因素關(guān)系，就要控制其它因素不變，這是思維的辯證。

5.轉(zhuǎn)換法：轉(zhuǎn)換的思維是將不好進行觀察的實驗現(xiàn)象或結(jié)論通過另一種形式表達出來，屬于思維的轉(zhuǎn)換。比如焦耳定律中通電導體產(chǎn)生的熱量的大小通過溫度計示升高溫度的變化來表示。另外還有用手按玻璃瓶觀察力可以使物理的形狀發(fā)生改變，因為形變微小用液柱上升的高度來判斷形變的大小。

6.等效替代法：等效電阻，力的合成，它們的效果相同，這本身就是一種物理思維，把復雜對象抽象簡單化。

四、思維的特點

1.多階性。一個物理問題的提出到最后的解決，可能有許多個環(huán)節(jié)，許多個步驟這些問題所經(jīng)歷的過程也是思維的過程既由分析到綜合。

2.多面性。許多物理問題的處理，并不只有一種方法途徑。同一個問題，從不同的方面出發(fā)，用不同角度處理，都可以得到同一個結(jié)果這也體現(xiàn)了思維的發(fā)散性。

3.創(chuàng)造性。人們具有能從常規(guī)、呆板或帶有偏見色彩的思維方式中解脫出來，逃脫以往的思維定勢，把思維從曾經(jīng)歷過的路上轉(zhuǎn)移開來，以探求新的解決辦法，新的途徑去解決問題。

4.表述的多樣性。物理問題的表達方式也是多種多樣的。例如表述物理規(guī)律，可以用文字表達，也可以用公式表示，還可以借助于畫圖像。這些都稱之為物理的語言，物理語言的種類有很多表述也有很多種方式，這些都需要思維的轉(zhuǎn)換，通過適當?shù)乃伎挤g以及簡單的處理。

5.思維的轉(zhuǎn)換。物理模型和數(shù)學模型的轉(zhuǎn)換是最常見的。物理知識的掌握有時需要借助數(shù)學的理論，我們要能夠在不同學科之間思維進行切換。

6.猜想與驗證。思維過程一般分為四步，即發(fā)現(xiàn)問題、認清問題、提出假設(shè)、驗證假設(shè)得出結(jié)論。其中這與我們實驗環(huán)節(jié)的7個步驟是完全符合的，學科探究符合人類思維的過程，對認識事物了解事物本身提供了一個良好的前提鋪設(shè)。驗證的結(jié)果也提高了人們認識的程度，思維更加得具體。驗證結(jié)果有直接驗證和間接驗證它們都鍛煉了學生思維的廣闊性與深刻性。

7.實踐性。理論指導實踐是物理學科的一大特點，許多知識都是從實踐中來到實踐中去，從具體到抽象再到具體的這一思維過程。培養(yǎng)學生聯(lián)系生活實際的思維品質(zhì)。

五、物理實驗的分類

一類為定量分析型既測量性試驗；一類為定性既分析探究性實驗。

（一）測量性實驗

測量性實驗的目的是為了測量出一個物理量結(jié)果，如物體的密度、導體的電阻等等。根據(jù)實驗的要求和現(xiàn)實測量器材的限制，又可以分為直接測量和間接測量兩種。（1）直接測量：一般比較簡單，限于在生活中或是實驗室中能夠找到直接測量這個物理量的測量工具。在初中物理中能夠直接測量的物理量有：長度的測量使用的測量工具為刻度尺；溫度的測量使用的測量工具為溫度計；質(zhì)量的測量使用測量工具為托盤天平；力的測量使用測量工具為彈簧測力計；電流的測量使用的測量工具為電流表；電壓的測量使用的測量工具為電壓表等等。

對于這些能夠直接測量的物理量而言，最重要的就是如何使用這些測量工具，在測量時如何去減小實驗的誤差。因此，直接測量的實驗，最重要的就是測量工具的教學。（2）間接測量：間接測量是因為在生活中和實驗室中沒有能夠滿足直接測量物理量的測量工具，轉(zhuǎn)而采用間接測量。如：密度的測量；速度的測量；機械效率的測量；電阻的測量；電功率的測量等等。

在間接測量中，首先要做的就是測量原理，即所用的物理公式，然后根據(jù)這個原理找出可以直接測量出來的量，確定測量工具。如測量某未知阻值的電阻原理R=U/I，一般在實驗中都要求測量出三組數(shù)據(jù)。在測量性實驗中，測出多組數(shù)據(jù)的目的是為了通過多次測量求平均值這種最簡便可行的方法來達到減小誤差的目的。但在實際的實驗中，學生操作起來還是有一定的問題：對于直接測量，如物體長度的測量，只要把測出的三個長度相加求平均即可；但在間接測量中，往往學生不明白究竟哪些數(shù)據(jù)可以求平均，哪些數(shù)據(jù)不可以求平均。例如電流電壓的大小求平均值沒有任何意義，還有探究小燈泡的電功率也是不能求平均值的，沒有任何意義。教學中應當指出能求平均值的物理量應該是固定不變的，不會受其它因素影響。

（二）探究性實驗

探究性實驗和測量性實驗的本質(zhì)不同是：探究性實驗是為了通過實觀察到的現(xiàn)象或測量出的數(shù)據(jù)處理，從而得到一個物理規(guī)律。這要比第一種測量試驗對學生處理問題的能力要求要高一些，尤其是數(shù)據(jù)處理的方面。

探究實驗也可以分為兩種：一種是觀察現(xiàn)象型探究實驗；一種是分析數(shù)據(jù)型探究實驗。（1）觀察現(xiàn)象型探究實驗：只要仔細觀察實驗中的現(xiàn)象，然后根據(jù)現(xiàn)象就能夠總結(jié)出物理規(guī)律。例如真空鈴實驗，只要往外抽氣，通過鈴聲越來越小，就可推導出真空不能傳聲，或者說聲音的傳播需要介質(zhì)；還有光的直線傳播。（2）數(shù)據(jù)分析型探究實驗：歐姆定律，電功率與電流電壓的關(guān)系。

探究型實驗中，有很多的實驗并不是分得那么清楚的，它會把觀察現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析結(jié)合起來才能全面得出結(jié)論，比如：探究平面鏡成像規(guī)律的實驗中，既要觀察像與物的位置及大小關(guān)系，還要測量出像與物到鏡面的距離以判定像與物到鏡面距離的規(guī)律。對于這一類的實驗，要求學生更要具備實驗的綜合能力。

六、物理在實驗環(huán)節(jié)中的思維過程

1.提出問題（研究的對象可能與什么因素有關(guān)）；

2.猜想與假設(shè)（可能與……與……有關(guān)）；

3.設(shè)計方案制訂計劃（實驗的原理，步驟）；

4.進行實驗收集證據(jù)（觀察并收集數(shù)據(jù)）；

5.分析論證（辯證的闡述是否有關(guān)）；

6.評估（實驗室否具有普遍性）；

7.交流與合作（分享實驗心得）。

七、物理思維方法

1.控制變量：我們所研究的物理問題可能與多個因素有關(guān)，要想研究與其中一個因素的關(guān)系就要控制其他因素不變。比如牛頓第一定律中控制小車的初速度相同研究物體不受力時的運動情況；研究滑動摩擦力的大小與壓力的大小和接觸面的粗糙程度的關(guān)系；研究物體的動能的大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系；研究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的大小的關(guān)系；研究導體電阻大小跟導體的材料、長度、橫截面積的關(guān)系；研究電流與電壓和電阻的關(guān)系（即歐姆定律）等等。

2.理想推理法：很多實驗在現(xiàn)實生活中無法操作或者無法完成，我們就需要推理進行驗證。例如真空罩的實驗說明了聲音的傳播需要介質(zhì)，此實驗室在空氣逐漸被抽出鈴聲越來越小推理得出完全抽干凈后會發(fā)生的情況，另外該實驗不能抽干凈的原因教師應當闡述出來，讓學生理解為何用這種物理方法。

3.轉(zhuǎn)換法：有些物理量是很難測量或者難以顯示需要轉(zhuǎn)換一下。比如物體吸收或者放出熱量的多少，我們借助溫度計示數(shù)的變化進而比較熱量的大小關(guān)系；小燈泡的亮暗說明通過燈泡電流的大??；通過擴散現(xiàn)象研究分子的熱運動；電磁鐵的磁性強弱可通過它吸引大頭針的多少來確定。

4.等效替代法：是等效處理的一種方法，效果相同。例如合力是分力的等效替代，力的作用效果相同；串聯(lián)的等效電阻。

5.類比法：兩個事物之間有非常類似的地方，我們可以通過這樣的類比分析得出有關(guān)的結(jié)論，比如電壓的講解引用了水壓。研究電阻對電流的阻礙作用的影響因素，通過自來水管里水的流動進行類似的比對。水波類比聲波。

6.理想模型法：在研究磁場的分布時，引入磁感線；研究光的傳播路徑和方向時，引入光線；將光滑表面做是沒有摩擦的理想表面；電流表、電壓表也是一種理想模型，在實際應用時，電流表的內(nèi)阻為零歐，電壓表的內(nèi)阻無窮大。杠桿的質(zhì)量不計且不會彎曲也是理想模型。

7.圖像法：將結(jié)果進行描點處理，比如：研究固體的熔化和凝固過程；研究水的沸騰過程的特點；研究同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的關(guān)系；研究重力與質(zhì)量的關(guān)系。

參考文獻：

[1]心理學[M].人民教育出版社.

[2]物理教材（教科版）[M].

（作者單位：哈爾濱市雙城區(qū)青嶺中學）