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        高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的途徑探析

        2023-06-08 23:34:37馮建敏
        關(guān)鍵詞:高中學(xué)生物理教學(xué)

        摘 要:在新課程改革背景下,高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),其中“科學(xué)思維”強調(diào)基于經(jīng)驗事實抽象概括并構(gòu)建物理模型.基于此,在高中物理課程教學(xué)中,教育工作者應(yīng)深入研究課程內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生參與實驗探究,并有意識地鍛煉、培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力.

        關(guān)鍵詞:高中學(xué)生;物理教學(xué);抽象思維能力

        中圖分類號:G632?? 文獻標(biāo)識碼:A?? 文章編號:1008-0333(2023)06-0071-03

        物理學(xué)是一門嚴(yán)密的理論科學(xué),在形成物理理論和解決物理問題的過程中,均需要進行推理和論證,而在推理論證時,抽象思維則發(fā)揮著重要的作用.

        1 通過新知講解培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力

        在物理新知教學(xué)中,物理概念的學(xué)習(xí)是重點.物理概念闡述的是物理現(xiàn)象的共同屬性和本質(zhì)特征,是人們通過抽象思維形成的成果.因此,在物理新知教學(xué)中,教師應(yīng)有意識地引導(dǎo)學(xué)生透過物理現(xiàn)象、物理過程探索物理本質(zhì),著重強調(diào)這一過程中抽象思維方法的重要性,讓學(xué)生真正理解物理知識內(nèi)涵,夯實物理學(xué)習(xí)基礎(chǔ).在高中物理新知講解中,教師可以通過以下方式培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力:

        第一,設(shè)計教學(xué)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)物理知識構(gòu)建邏輯結(jié)構(gòu).物理學(xué)是以基本概念為基石,以基本原理為骨架,以基本方法為紐帶所構(gòu)成的邏輯體系.在探究這一體系的過程中,教師一方面要讓學(xué)生認(rèn)識到物理學(xué)整個框架之間的邏輯關(guān)系,另一方面也要引導(dǎo)學(xué)生理解物理知識內(nèi)容之間緊密的邏輯關(guān)系.而要達到這一目的,教師就需要準(zhǔn)確把握教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度,對新知識進行準(zhǔn)確定位,為學(xué)生能夠從一個知識點出發(fā),通過抽象思考逐漸構(gòu)建邏輯結(jié)構(gòu).例如在學(xué)習(xí)電場相關(guān)知識的過程中,教師依托之前學(xué)習(xí)的庫侖定律引導(dǎo)學(xué)生重溫電荷之間的相互作用,進而啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識到電荷周圍存在著電場的結(jié)論.在這一過程中,教師啟發(fā)學(xué)生練習(xí)所學(xué)知識,圍繞“電場”這一核心概念進行抽象思考,并通過類比質(zhì)點間是引力場推導(dǎo)出電荷間出現(xiàn)電場的現(xiàn)象,學(xué)生在知識遷移和延伸的過程中鍛煉了抽象思維,也明確了物理知識點在物理學(xué)邏輯結(jié)構(gòu)中的定位.當(dāng)然,為了更好地引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理學(xué)知識的邏輯結(jié)構(gòu),抽象提煉物理知識,教師應(yīng)深入分析教材結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)的邏輯順序,把握教材中物理知識之間的聯(lián)系,有意識地設(shè)計利于抽象思考的教學(xué)導(dǎo)入方法,讓學(xué)生的思維得到訓(xùn)練.

        第二,啟發(fā)學(xué)生理解知識中的因果關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生抽象分析能力.在物理新知講解中,教師不僅要讓學(xué)生“知其然”,更要讓學(xué)生“知其所以然”;讓學(xué)生理解物理概念、物理規(guī)律等知識之間的內(nèi)在聯(lián)系、因果關(guān)系,這樣才能提升學(xué)生的抽象思維能力;讓學(xué)生理順物理知識生成的過程,并為知識的應(yīng)用做好鋪墊.例如在學(xué)習(xí)“牛頓第二定律”相關(guān)知識的過程中,教師針對模型F=ma中的變量,引導(dǎo)學(xué)生分析實驗,圍繞物體的運動說明其受力狀況,并判斷F與a哪個是“因”,哪個是“果”.這樣學(xué)生才能更加深入理解牛頓第二定律的內(nèi)涵,理解物體受力的因果關(guān)系.

        第三,引導(dǎo)辯證思考,促使學(xué)生構(gòu)建物理知識體系.根據(jù)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展要求,在高中物理教學(xué)中,教師既要讓學(xué)生掌握相應(yīng)的理論知識,還要讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成運用運動的、聯(lián)系的、全面的觀點研究問題的意識,形成綜合分析、抽象概括客觀事物的能力,這樣才有助于學(xué)生透過物理現(xiàn)象探究客觀世界的本質(zhì).基于此,在講解物理知識的過程中,教師應(yīng)結(jié)合物理學(xué)科的發(fā)展引導(dǎo)學(xué)生辯證思考,并從宏觀的視角進行抽象概括,理解物理學(xué)的發(fā)展不斷推進的過程.

        2 通過實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力

        實驗是物理學(xué)科的基礎(chǔ).在高中物理課程教學(xué)中,加強實驗教學(xué),不僅可以提高學(xué)生的感性認(rèn)識,更重要的是能使學(xué)生進一步理解物理概念和定律形成的基礎(chǔ),從而有效幫助學(xué)生抽象概念、探究規(guī)律、掌握理論.基于此,在物理教學(xué)中,教師應(yīng)借助實驗的優(yōu)勢,為學(xué)生提供觀察、探究的機會,促使學(xué)生通過感官體驗形成抽象思考,進而發(fā)展物理核心素養(yǎng).具體來講,在高中物理實驗教學(xué)中,教師可以通過以下幾點培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力:

        第一,引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗,并根據(jù)實驗現(xiàn)象抽象物理原理.觀察是物理實驗探究的重要步驟.通過觀察,學(xué)生能夠直觀感受物理現(xiàn)象,并為接下來的抽象分析、邏輯推理奠定基礎(chǔ).在高中物理實驗教學(xué)中,教師應(yīng)明確教學(xué)目標(biāo),為學(xué)生安排觀察任務(wù),讓學(xué)生最大限度地獲取實驗現(xiàn)象,并啟發(fā)學(xué)生經(jīng)過抽象思考,探究現(xiàn)象背后的原理,生成物理知識.例如在“用打點計時器測速度”的實驗中,教師為引導(dǎo)學(xué)生進行觀察設(shè)計了如下任務(wù):(1)用打點計時器測量瞬時速度;(2)用圖像表示速度.

        第二,引導(dǎo)學(xué)生理解物理知識,并通過抽象思考創(chuàng)新探索.在物理實驗中,教師可以根據(jù)已學(xué)的物理知識啟發(fā)學(xué)生抽象思考,利用自選器材設(shè)計實驗,研究物理現(xiàn)象.例如在學(xué)習(xí)了“超重與失重”的相關(guān)知識后,教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教材中的實驗分析其背后的原理,通過抽象思考理解實驗知識,然后鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗,鍛煉抽象思維能力.根據(jù)學(xué)生上傳的實驗視頻,教師發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生運用一個底端帶洞的空礦泉水瓶和一桶水設(shè)計了簡易實驗.在實驗中,首先,學(xué)生把礦泉水瓶中裝滿水,讓水瓶正立空中并觀察水流動情況;把礦泉水瓶裝滿水,下面放上水桶,讓水瓶正立在空中自由下落,觀察水流狀況.然后,學(xué)生根據(jù)實驗觀察提出了一系列的問題:當(dāng)瓶中裝滿水并靜立在空中時,為什么水會流出?當(dāng)瓶中裝滿水在空中自由下落時,瓶和水處于什么運動狀態(tài)?這種狀態(tài)下物體的加速度是多大?瓶的受力情況如何?水和瓶之間還有擠壓嗎?最后學(xué)生根據(jù)所學(xué)的“超重與失重”的相關(guān)知識給出答案,并驗證了自己的結(jié)論.在這一過程中學(xué)生把握實驗探究的主動權(quán),將所學(xué)的物理知識用更加生活化的方式呈現(xiàn)出來,實現(xiàn)了對物理知識的創(chuàng)新探究,同時也完成了從具象到抽象的思考,提高了思維能力.

        第三,引導(dǎo)學(xué)生分析實驗誤差,并培養(yǎng)問題分析能力.在物理實驗探究中,學(xué)生需要獲取實驗數(shù)據(jù),并通過計算探究物理規(guī)律,這一過程是將直觀的物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為抽象的物理理論的過程,也是鍛煉學(xué)生抽象思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié).但是,真實實驗數(shù)據(jù)的測量值,即客觀實驗中用儀器測量直接得到的結(jié)果與理想狀態(tài)下的實驗真實值之間存在一定的誤差.而分析誤差、認(rèn)識誤差則是科學(xué)探究中的重要課題.對于誤差的分析與認(rèn)識涉及實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等一系列問題,需要學(xué)生調(diào)動分析、比較、分類、綜合、演繹等思維方法.因此,在高中物理教學(xué)中,教師應(yīng)結(jié)合具體實驗引導(dǎo)學(xué)生進行誤差分析,促使學(xué)生通過誤差強化抽象思考,并找到誤差最小的實驗方案.

        3 通過習(xí)題指導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力

        物理習(xí)題是物理知識的綜合應(yīng)用.在指導(dǎo)學(xué)生解答習(xí)題的過程中,教師需要引導(dǎo)學(xué)生正確的理解題目中給定的概念、信息、條件,還需要啟發(fā)學(xué)生調(diào)動已掌握的抽象知識,并在遷移運用中深化認(rèn)識,理解物理知識的應(yīng)用范圍.由此可見,加強習(xí)題指導(dǎo)是啟發(fā)學(xué)生抽象思維,培養(yǎng)學(xué)生知識運用能力的重要方式.具體來講,在物理習(xí)題教學(xué)中,教師應(yīng)進行如下指導(dǎo):

        第一,指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真審題,提煉整理給定的條件.認(rèn)真審題是解答問題的第一步.在物理教學(xué)中,教師為了在解題中鍛煉學(xué)生的抽象思維能力,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生全面把握題目中的給定條件,從復(fù)雜的信息中抽象出物理因素,利用合理的分析建立相關(guān)的物理對象、過程模型,將習(xí)題變化為熟悉的理想化模型,推理已知物理量和未知物理量之間的聯(lián)系;然后靈活地應(yīng)用有關(guān)的物理知識、規(guī)律來解決問題;最后完成對題目的總結(jié)、判斷.當(dāng)然,良好的審題習(xí)慣的培養(yǎng)不是一蹴而就的,教師要在習(xí)題指導(dǎo)中反復(fù)強調(diào),不斷提示,讓學(xué)生找到審題的方法,能夠通過題目中給定的信息迅速明確出題點,進而活躍思維,通過抽象思考對所掌握的物理知識進行聯(lián)系比較,這樣才能在給定的眾多條件中去蕪存菁,找到物理問題所對應(yīng)的物理模型,將具體的題目抽象、簡化,準(zhǔn)確找到解題思路.

        第二,指導(dǎo)學(xué)生通過抽象思考遷移運用物理知識.在解答習(xí)題中,如何篩選合適的公式、定理、定律來解答問題是一個難點.許多學(xué)生在解題中常常不知道其考查的是哪一部分內(nèi)容,因此也就不知道如何來運用知識.針對此,教師應(yīng)重視學(xué)生的抽象思維訓(xùn)練,讓學(xué)生能夠通過自主分析找到題目中的典型信息,進而通過拓展遷移實現(xiàn)合理運用.

        第三,指導(dǎo)學(xué)生通過抽象思考拓展發(fā)散,探索多元化的解題方案.在抽象思維能力培養(yǎng)中,教師可以設(shè)置“一題多解”的任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生圍繞同一題目從不同角度考慮,以探索不同的解題方法.這樣可以讓學(xué)生通過比較分類、歸納演繹、分析綜合、抽象概括等方法最大限度挖掘題目的潛力,走出題海戰(zhàn)術(shù)的誤區(qū),深入理解物理知識的本質(zhì);也可以開闊學(xué)生思路、發(fā)散學(xué)生思維,讓學(xué)生學(xué)會多角度分析和解決問題.例如在滑動摩擦下的極值問題中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生運用常規(guī)的數(shù)學(xué)三角函數(shù)進行解答,可以根據(jù)滑動摩擦力和支持力的關(guān)系,將兩個力合成為一個力,再根據(jù)力的矢量三角形進行解答.這樣學(xué)生可以在不同的方案中鍛煉抽象思維能力,更加深入地把握物理知識.

        綜上所述,在高中物理教學(xué)實踐中,教師通過新知講解、實驗教學(xué)、習(xí)題指導(dǎo)等不同的模塊,有意識地引導(dǎo)學(xué)生進行思維訓(xùn)練,促使學(xué)生進行抽象概括,對于學(xué)生的抽象能力的培養(yǎng)具有重要意義.在課程教學(xué)研究不斷深入的背景下,教育工作者應(yīng)進一步挖掘利于學(xué)生抽象思維能力發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容,并調(diào)整優(yōu)化教學(xué)方法,讓學(xué)生的思維得到有效的提升,促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展.

        參考文獻:

        [1] 葛平廣.高中物理教學(xué)如何提高學(xué)生的抽象思維能力[J].中國新通信,2020(06):217.

        [2] 劉勇博.高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的策略研究[J].科教導(dǎo)刊(上旬刊),2020(07):147-148.

        [3] 徐冬.高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的策略研究[J].華夏教師,2019(34):31-32.

        [責(zé)任編輯:李 璟]

        收稿日期:2022-11-25

        作者簡介:馮建敏(1987.9-),女,江蘇省泰州人,本科,中學(xué)一級教師,從事高中物理教學(xué)研究.

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