王亭朝

摘 要：由于物理學(xué)科本身的學(xué)科背景以及知識(shí)特點(diǎn)，使得在高中物理的學(xué)習(xí)、解題過程中，需要掌握一定的推理能力和技巧，這樣才能提高學(xué)生的理性思維能力，實(shí)現(xiàn)高中物理的學(xué)習(xí)目的。本文分析了在高中物理課堂學(xué)習(xí)實(shí)踐中推理能力的作用、特征以及思維過程，總結(jié)出了三種提高學(xué)生物理解題能力的推理法，希望能夠通過這些方法，幫助高中階段的學(xué)生增強(qiáng)推理能力，并體會(huì)到學(xué)習(xí)物理的樂趣。

關(guān)鍵詞：推理法；高中物理；解題應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2016）34-0154-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.34.088

高中物理的學(xué)習(xí)，需要學(xué)生具備一定的對(duì)事物進(jìn)行自我理解并在做出判斷之前實(shí)施有效預(yù)測(cè)的能力，即推理能力。推理能力能夠幫助學(xué)生更好地進(jìn)行物理學(xué)科的學(xué)習(xí)。然而，目前的高中課堂教學(xué)并沒有有序地對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維能力的培養(yǎng)，以致于學(xué)生在解題過程中常常出現(xiàn)推理偏差，無法有效地提高學(xué)習(xí)能力。因此，充分認(rèn)識(shí)推理能力在物理學(xué)習(xí)中的重要性，使學(xué)生能夠有效地利用推理法進(jìn)行物理解題，已成為目前高中物理學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)內(nèi)容。

一、物理推理能力及特征

要了解物理推理能力，首先要了解物理這門學(xué)科的特點(diǎn)，即去除事物的表象，并從中找出物理原理的實(shí)質(zhì)。由此可知，物理推理能力，就是通過總結(jié)對(duì)事物表象粗淺層面進(jìn)行分析、判斷，進(jìn)而上升到學(xué)科性質(zhì)的認(rèn)識(shí)的一種習(xí)慣性思維方式。在進(jìn)行物理推理的過程中，一般具有以下幾個(gè)特征。

1.模式化。在相對(duì)一致的模式中，可以使事物的共同點(diǎn)和區(qū)別更顯著的表現(xiàn)出來，因此在物理分析過程中，需要進(jìn)行一種模式化的過程。

2.等級(jí)遞進(jìn)。物理推理思維在進(jìn)行比較深入的知識(shí)的研究時(shí)，必須以相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)為鋪墊，有序地從基礎(chǔ)階級(jí)到更高階級(jí)的遞進(jìn)。這種等級(jí)遞進(jìn)是物理推理思維持續(xù)進(jìn)行的有力保證。

3.多方向性。在物理學(xué)習(xí)及解題中，雖然結(jié)果只有一個(gè)，但是解決問題的過程往往不止一個(gè)。這種多方向的特性，使得物理推理思維具有靈活多變的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于學(xué)習(xí)和解題方法具備更多的把握。

4.實(shí)驗(yàn)特性。在對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行推理并得出結(jié)論之后，往往需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，才能確定推理的正確與否，這是物理學(xué)科的一個(gè)顯著特點(diǎn)。

二、物理推理能力的思維過程

1.分析階段。學(xué)生在進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，遇到不懂的問題需要進(jìn)行思考，這個(gè)思考的過程即為物理推理的分析階段。這個(gè)階段的主要工作是將事物或問題進(jìn)行層次以及所屬領(lǐng)域的分類，為后期的物理過程提供有條理的推理?xiàng)l件。在高中物理的學(xué)習(xí)中，分析過程對(duì)于解決某些問題具備一定的作用。例如，在進(jìn)行高中物理“曲線運(yùn)動(dòng)”的學(xué)習(xí)時(shí)，需要進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果不符的問題。這時(shí)就需在用物理推理能力進(jìn)行分析，找出兩者出現(xiàn)矛盾的原因。在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的過程中，可以了解實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確可能是由于其中的某些可變因素造成的，通過有效運(yùn)用物理推理能力，可以很快地找到導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)矛盾的原因。經(jīng)過分析可知，在平拋實(shí)驗(yàn)中“斜槽的末端是否是水平的”是影響其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要原因。

2.信息整合階段。在分析階段，可能會(huì)找到影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)矛盾的多種可變因素，因此需要在這些可變因素中找到最有可能的因素進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。信息整合，就是物理推理過程的第二個(gè)階段。這一過程，可以對(duì)物理知識(shí)和問題進(jìn)行更全面的了解和認(rèn)識(shí)。

3.差異類比。在類似問題中尋找相似點(diǎn)，這種差異類比，可以鍛煉學(xué)生的知識(shí)遷移能力，從問題的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)中找到突然口，為后期的問題解決提供參考。這個(gè)過程可以在學(xué)生腦海中形成和建立物理概念和思維。

4.總結(jié)階段。在經(jīng)過了分析、信息整合、差異類比階段的工作以后，需要對(duì)事物或問題進(jìn)行總結(jié)。這一階段由于需要將問題歸結(jié)于一種或多種物理原因，因此對(duì)于學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)分類能力提出了一定的考驗(yàn)。比如，在高中物理關(guān)于“力學(xué)”的內(nèi)容中，需要對(duì)力的性質(zhì)進(jìn)行分類。這個(gè)分類的過程其實(shí)滲透了對(duì)物理概念的理解過程，根據(jù)力的來源的區(qū)別，可以將力分為：以地球引力為來源的重力、以相互運(yùn)動(dòng)或者趨勢(shì)為來源的摩擦力、以形變?yōu)閬碓吹膹椓?、以電?chǎng)為來源的電場(chǎng)力……

三、推理法在物理解題中的應(yīng)用

一般情況下，在進(jìn)行物理解題時(shí)，主要運(yùn)用的推理法有：歸納推理、演繹推理、類比推理。

1.歸納推理。歸納推理，是通過分析事物屬性得出的個(gè)別性知識(shí)歸納出一般性結(jié)論的過程。在解題過程中的步驟及策略為：例子→例子→結(jié)論→檢驗(yàn)。比如，在進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)概念的學(xué)習(xí)時(shí)，教師舉例“如何準(zhǔn)確的描述一只在空中翱翔的鷹身上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況”。學(xué)生分析得出“由于翅膀和身體的運(yùn)動(dòng)情況不同，因此無法準(zhǔn)確描述”的結(jié)論。教師繼續(xù)提問：“還有什么例子是無法準(zhǔn)確描述的？”學(xué)生則提出滾動(dòng)的足球、自行車的前進(jìn)等。此時(shí)，學(xué)生在教師的啟發(fā)下通過分析研究鷹的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)可忽略形狀大小得出“研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于情況比較復(fù)雜，需要對(duì)一些屬性進(jìn)行忽略”的結(jié)論。最后，通過分析足球的運(yùn)動(dòng)等例子進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.演繹推理。演繹推理是通過分析已知部分的事實(shí)，選擇可以反映這一部分的客觀規(guī)律理論，由此推理出未知部分的思維方法。在解題過程中的步驟及策略為：“如果……那么……”。演繹推理是物理試題解題分析過程中經(jīng)常會(huì)用到的方法。比如在分析物體在力的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用這個(gè)推理方法，則可認(rèn)為：如果在F的作用下，物體發(fā)生了運(yùn)動(dòng)，而前進(jìn)位移為l，由此可知功為W=Fl；當(dāng)對(duì)物體施加的力是恒力，物體進(jìn)行勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，則可直接代入這一公式進(jìn)行計(jì)算。在解題的過程中，可以嚴(yán)格依據(jù)理論和邏輯進(jìn)行多次的“如果……那么……”的應(yīng)用。

3.類比推理。類比推理是通過分析事物，根據(jù)同類對(duì)象的相同屬性部分進(jìn)行聯(lián)想，從而推理出其他屬性也相同的思維方法。在解題過程中的步驟及策略為：“如果……則像……”。比如，在進(jìn)行電場(chǎng)強(qiáng)度的定義學(xué)習(xí)時(shí)，教材已給出事實(shí)，在電場(chǎng)中試探電荷在同一地點(diǎn)的受力大小和帶電量比值均不變，并提出問題：“如何描述電場(chǎng)的強(qiáng)度？”此時(shí)，學(xué)生思考：在同一電場(chǎng)中，如果電場(chǎng)強(qiáng)度只與試探電荷的位置有關(guān)，而無關(guān)試探電荷電受力或荷量，則像密度的定義。由此逐步推進(jìn)：密度的定義是什么？與體積、質(zhì)量是否相關(guān)？采用這種方法定義電場(chǎng)強(qiáng)度，分子上是電荷量還是力……

以上三種推理法，采用具體的模式將模糊的推理應(yīng)用于具體的問題，解決了高中物理解題過程中出現(xiàn)的困難，提高了學(xué)生的物理推理能力，有效地改善了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的效果。

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