浅谈中学物理教学中抽象思维的培养

浅谈中学物理教学中抽象思维的培养

陈丽珍

陈丽珍浙江省杭州市余杭区临平成人文化技术学校

【摘要】对于物理这门逻辑性较强的学科来说，拥有较强的抽象逻辑思维能力是学好物理的关键，本文从教师可从概念形成、实验教学、习题过程三方面，谈谈如何培养学生的抽象思维能力。

【关键词】抽象逻辑思维能力概念形成实验教学习题

【中图分类号】G632【文献标识码】A【文章编号】1674－4810（2010）02－0129－02

物理学是一门严密的、有着公理化逻辑体系的系统的科学理论，拥有较强的抽象逻辑思维能力是学好物理必需的，也是解决初高中物理“学习台阶”的实质问题的基础，同时，培养学生的抽象逻辑思维能力也是物理教学中至关重要的教学目标。

抽象思维又叫逻辑思维，就是指人们在认识活动中运用概念、判断、推理等思维形式，对客观现实进行间接的、概括的反映过程。抽象思维能力就是运用抽象思维学习知识、解决问题的能力。抽象思维凭借科学的抽象概念对事物的本质和客观世界发展的深远过程进行反映，使人们通过认识活动获得远远超出靠感觉器官直接感知的知识。科学的抽象是在概念中反映自然界或社会物质过程的内在本质的思想，它是在对事物的本质属性进行分析、综合、比较的基础上，抽取出事物的本质属性，撇开其非本质属性，使认识从感性的具体进入抽象的规定，形成概念。

一概念形成过程中，抽象思维的培养

概念不仅是学科结构的最基本的要素，是“框架”的“交结点”，而且是思维的“细胞”，概念形成过程也就是思维的过程。

物理概念比较抽象。其思维形式和过程又比较复杂，而对于思路几乎是“直来直去”的学生来说，要理解和掌握这些概念确不是件易事。因此，在讲授新知识的同时，更要注重开拓新思路，以提高学生的抽象思维能力。

如物理学中为了使所研究的问题简化，有的将研究对象理想化，如：质点、刚体等；有的将研究过程理想化，如：匀速运动、简谐振动等；还有的将研究条件理想化，如：忽略空气存在的真空状态、绝对光滑的无摩擦面、不与外界进行热传递的绝热容器等。然而，如质点、匀速运动等在实际中都是不存在的，有的同学对此感到迷惑不解。既然不存在，那又何必研究呢？这就要求教师要向学生阐明：其实这正是物理学研究问题时常用的简化方法，它的实质是，忽略次要方面，突出主要方面的一种科学的抽象。如质点，就是用来代表物体的具有一定质量而忽略了大小和形状等因素的物体，是理想化模型，许多物理规律正是用这种物理模型得出的。这种思想的建立，需要改变学生头脑中原有图式，而接受新的图式，从而引起图式的质变。因此，从“质点”教学起，就要求学生掌握科学的抽象思维，使其头脑中的图式，不断得到丰富和发展，从而促进其认识水平产生一个质的飞跃。

许多物理知识是在分析物理现象的基础上经过抽象、概括得来的，或者是经过推理得来的。获得知识，要有一个科学思维的过程。不重视这个抽象思维过程，头脑里只剩下一些干巴巴的公式和条文，就不能真正理解知识，思维也得不到训练。如用“比值定义法”定义的物理量中，加速度的定义式a＝Δv/Δt，学生在具体判断加速度大小时，总习惯把加速度跟速度联起来考虑，他们认为，根据定义式，加速度跟Δv成正比，跟Δt成反比。

又如，竖直上抛物体运动到最高点时a≠0的事实，学生的理解有困难，他们认为此刻的v＝0，物体都停止运动了，哪儿还有什么加速度？而且令学生更不可思议的是，加速度的大小跟Δv、Δt均无关。出现这种错误的原因在于学生的抽象思维能力不足：

（1）概念理解不深刻，将加速度与速度概念混淆，认为物体只有运动起来才可能有加速度。（2）不理解公式的物理意义，把定义式看成纯数学化，即习惯于从数字角度分析物理量之间的关系，从而引起思维错误，把“量度”公式与“决定”条件混淆。其实，定义式a＝Δv/Δt，只是加速度的“量度”式，而不是其“决定”式。教师可举些深入浅出的例子来理解这些抽象的概念。如要想知道两个同学谁跑得快，可以让他们跑相等的距离，假设均为一百米，并用跑表“测量”，然后根据v＝s/t计算。“比值”大者跑得快，但他们两人的速度大小却与所选的一百米（s）及一百米所用时间（t）均无关。这个例子，形象地说明了“量度”不等于“决定”。类似于加速度用“比值”定义的物理量以后还很多，对于这些抽象的概念，我们要引导学生弄清它的实质，消除思维障碍。这样对以后学习电场强度、磁感应强度、磁场强度等抽象概念将会得心应手。

二实验教学中，抽象思维的培养

随着实验研究对象远离人们直观经验的领域，特别是现代物理学实验的发展，使人们愈来愈认识到实验与观察依赖于理论，实验所获得的认识实际上受制于仪器和实验设计中所包含的假设，是不可能摆脱理性思维的指导的。可见在实验教学中，培养学生抽象逻辑思维的能力十分必要。

首先，要求学生充分观察老师的演示实验。所谓充分观察，就是全面观察、重点观察和对比观察。要认真观察物理现象，分析物理现象产生的条件和原因。了解用实验研究问题的基本方法。尽可能地让学生自己分析现象，判断出本质特征。在充分观察的基础上，由学生逐步思考、分析、讨论，并总结出物理现象的本质规律。

其次，要充分重视学生实验，能做的实验一定要做。要求学生：实验前，认真预习，弄清原理，明确步骤；实验时，认真观察，及时记录；实验后，处理分析，得出结论。尤其是高中物理。由于实验设备的限制，学生又没有误差理论的系统知识，往往对于实验原理、实验得到的数值（哪怕是不准的）都抱着轻视的态度，而集注意力于操作上，这对于培养和提高学生抽象思维能力是不利的。为此，高中物理实验的重点，应放在实验的设计思想、仪器的原理以及在中学仪器条件下对实验数据的认识和处理上，而不应仅仅停留在操作和观察上。否则就不能较好地培养学生的抽象思维能力。

三习题过程中，抽象思维的培养

人工智能的主要奠基人之一，H·A·西蒙说得好：“如果我们观察一些好学生的学习过程，特别是在数理课程及其他一些需要发展解题技巧的课程中，我们看到学生学习所得大多来自解答每章后面的习题的活动或者学习课本中已经解出的例题的活动。”这对我们不无启发。

统计表明，仅就中学生而言，掌握归纳推理的水平略优于掌握演绎推理的水平。实践中，我们也常常发现就大多数学生而言，从自然现象和实验归纳出概念和规律，学生掌握较好，而运用概念和规律去解决问题则困难较大。这是由于演绎推理较之归纳推理可以通过更多种形式来表现，掌握起来也复杂些，因此，就需要有意识的多加指导和训练。按照提高抽象逻辑思维能力的要求编写例题和习题，并加以适合的配量。

如在做基本训练的基础上，可选一些综合性的、具有针对性的典型例题示范，通过例题渗透解题方法和解题思路。引导学生反复推敲题意，细心观察已知和未知，留心挖掘字里行间的隐含条件，还要注意排除一些多余条件，切不可匆匆动手乱套公式或企图投机取巧。要养成做完题进行总结的良好习惯，想一想，这道题在知识上属于哪一类？解题的思路、方法、过程如何？争取每做一题都有新的启发，这样既可使学生进一步理解概念、规律，又可拓宽解题思路，提高灵活应变能力，从而提高抽象逻辑思维能力。

例：在与磁场（磁场方向垂直纸面向外）垂直的平面内放一矩形金属框，框的一边AB可紧靠着框架无摩擦地活动。如果AB边质量为m，长度为L，AB边有效电阻是R（框的其它边的电阻忽略不计），磁感应强度为B。求当AB边匀速下落时，它的下落速度是多大？（以上各量均为国际制单位）。对于此题，许多学生一般只会想到：AB受到竖直向下的重力G及竖直向上的安培力F，因为AB边匀速下落，所以F＝mg。于是可由下列四个公式：（1）ε＝BLV；（2）I＝ε/R；（3）F＝BIL；（4）mg＝F联立求解，解之得：V＝mgR/B2L2解完毕之后，我提醒学生能否从能量角度来解答这道题。提示：匀速运动时，能量转化有何特点？再引导分析：匀速运动时，动能不变，重力势能不断减少，转化为电能。所以又可有另解：AB匀速运动时，由于重力势能的减少全部转化为电能，根据能量的转化及其守恒有：mgv＝ε2/R＝B2L2V2/R解得V＝mgR/B2L2。这样学生也较易接受。另外，教师要善于发掘教材内在的统一性，使纷繁复杂的现象、概念、公式、定律、原理等物理知识，在为数不多的几条基本原理的指挥调度下，组成一个井然有序、简单明了的物理体系讲给学生，促进学生产生认识上的飞跃，在潜移默化中逐步培养学生的抽象思维能力。