浅谈物理思维在高中物理教学中的意义及方式

浅谈物理思维在高中物理教学中的意义及方式

宋睿Summary：物理思维贯穿于认识物理学科、学习物理知识、解决物理问题的始终。甚至在物理学漫长的发展过程中，也有其不可或缺的作用。因此，有意识地对学生讲解物理思维，传达正确的物理观念是极为必要的。文章基于对高中物理教学中一线的实际情况，主要分析了物理思维在高中物理教学中的意义及其方式。Key：物理思维

高中物理

意义及其方式物理学是一门研究物质世界……的运动规律及其使用的实验手段和思维方式的自然学科。“思维方式”这一概念在本文中引述为“物理思维”，其不单在物理学的定义中占有一席之地，同样的也应在高中物理的教学中得到充分的体现。一、高中物理教学的现状在高中物理的教学过程中，教师群体普遍将掌握知识点作为第一要义，给予课程的内容以绝对的关注，着重教会学生物理学中的各个定律的内容及其用法，在向学生灌输一个个物理概念的同时，要求学生掌握教辅资料中的一个个解题模型与套路。这种教育的方法在学生学习知识方面并无太大问题，在应试方面可称卓有成效，却时常带给学生这样的疑问——“物理真的只有一个个定律和模型吗？”“为什么我在处理问题时只能联想到一个个模型？”可见，现有的教育方式在一程度上抹杀了学生的自主创新能力与对物理的兴趣。而这些问题需要由学生用其在受教中感受到的物理思维来解决了。二、高中物理的思维例举2.1数学工具性思维数学工具性思维是指以数学为工具，表示各物理量之间的关系，并进而求取未知量的思维方式。在处理物理问题时，“分析物理情境——列出相关公式——求解得到欲求物理量”是解决物理问题的必然思维过程。“列出相关公式”正是数学工具性思维的体现。2.2等效思维与转化思维等效思维与转化思维互为表里，两者结合起来可以表述为：将在某一方面具有相同物理学特性的物理客体等效地取代问题中的某一对象，从而使问题得以转化的思维方式。在高中电磁学中F=BLI的L所表示的有效长度与交变电流一章中通过I=Im/√2这一公式将变化的交流电转化为不变的直流电，从而使问题得到解决。其中所体现的正是等效思维与转化思维。三、意义3.1提升学生对物理的认知水平在高中教材中特别是选修阶段对于各个定律的介绍都是很模糊的。对于很多公式的推导则以“不予证明”带过，给学生的学习造成了极大的困惑。学生对知识的接受也自然有了隔膜与障碍。只知其然而不知其所以然，也不利于学生养成面对灵活多变的试题时快速分析物理情境的能力。因此，使学生了解各个定律的由来与其中所体现的物理思维是很有必要的。另一方面在公式如I=Im/√2的推导中（参见附录1）可加深学生对其的认识，使学生可以清楚地了解到这一公式中为何就是除以√2，从而使学生在对有关交变电流有效值的求解时能以等效思维的高度认识这一类问题。3.2提升学生对物理学习的兴趣在高中学习阶段，中学生对物理的兴趣很大程度上来源于其在物理方面的成绩比较出彩，或者能在解决问题时得到时的成就感。这种兴趣归根结底是升学的压力由于物理学习中的成功而得到暂时的舒缓所带来的，而非真正意义上的对物理学科本身的兴趣。这一现象的结果可能因时间的流逝而消散，或者使学生对物理产生近似偏执的情绪。在现实生活中，学生只专心于物理，而忽视了其他学科的情况屡见不鲜。因此，在日常教学中渗透物理思维的传达，让学生了解物理学家们在不断的探索中总结出一条条定律时其内在的思维光芒，是在现有的教学方式下引起学生对物理产生清醒的认知与真正的兴趣的必要手段。学生需要在一时无从下手的恐惧心理下完成分析并在众多解题模型中找出等量关系P总=P原+P副后，仍需进行解复杂方程组的过程才能得到答案。而学生在正确认识等效与转化思维后，可避免复杂的求解，将问题转化为一个简单的闭合回路中的计算（证明过程见附录2）方程转变为：很容易便可求得R=3，且只是运用了最基础的欧姆定律。由此可见，在物理教学中使学生真正理解物理思维是能提高其对物理问题处理的多元水平的。四、方式4.1在定律的讲解和公式的推导中传达各个物理定律的探索背后都经历了思维的推动。牛顿通过苹果下落，地球對地球表面的物体相互吸引，类比联想到天体之间的引力的存在，从而提出了万有引力定律。其内在是类比思维的作用。公式I=Im/√2的推导中（参见附录1）也是数学工具性思维的作用。这便涉及到了一个问题——公式的推导过程是否用到了学生未学习的数学知识？如果是，学生是否能理解？其实附录1中的推导过程便是实例。其中运用的定积分知识是数学选修3-2的内容（人教版）。洛仑兹力F=Bvq，由F=BLI的推导只是公式的简单变换（参见附录3）。因此，在定律的讲解和公式的推导中传递物理思维是可行且有效的。4.2在日常的解题中引导“引导”是指促使学生有意识探索理解并应用物理思维。在本文3.3中解题方式的多元正是“运用物理思维”的直接结果。如果一味灌输，学生是无法深切体会到物理思维的益处与其中的智慧的。欲使物理思维“学到”“用到”并“得到”需在日常中时刻表现。潜移默化的改变是必要的。附录2中等效与转化思维的运用，从实际上讲同样是比较困难的。如果没有在日常中时刻体现，学生对物理思维的熟练与敏感程度不够，学生在考场上能运用物理思维使其真正有效的可能性是极微的。因此，在日常的解题中引导是使学生能在物理思维的教学中受益所应采取的方式。4.3在与学生的交谈中表现教师群体与学生的交谈并非指课上的教授，而是指课下的交流。在新型师生关系下“朋友”之间，这一类交流变得更多。教师对学生有了新的影响途径，与之相适应的教师也应在与学生的交谈中表现出物理思维。这一方式有利于使学生认识到物理思维的重要性，愿意学，乐意学。同时，教师也在这一过程中起到了模范作用。学生可以通过教师的言行无形中了解到物理思维的正确表现形式。教学不再止于课堂，是物理思维教学的重要补充。综上所述，物理思维在物理教学中有着重要意义。物理思维的教学需本着激发学生的主观能动性和潜移默化的改变的思想，才能使学生真正学到得到并用到物理思维。物理思维的意义也是在这一过程中得以体现。附录1：高中阶段有效值的计算是以热效应方面的等效计算的附录2：设线圈匝数比为