徐學(xué)林

摘 要：初中物理教學(xué)要“以提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)”，而科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，重在邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。在核心素養(yǎng)的新背景下，在初中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力呢？筆者結(jié)合自身多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從教材處理、學(xué)生實(shí)驗(yàn)的拓展以及習(xí)題的設(shè)計(jì)篩選等方面，淺談構(gòu)建“梯次分組，培優(yōu)補(bǔ)差”的新型小組，以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維與創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞：初中物理;邏輯思維;創(chuàng)新思維;能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2019-07-02 文章編號(hào)：1674-120X（2019）34-0094-02

在核心素養(yǎng)的新背景下，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力顯得尤其重要。初中物理教學(xué)要有意識(shí)地培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生這兩種思維，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)、科技創(chuàng)新能力，為其終身學(xué)習(xí)奠定基石。

一、突破教材方框，多角度培養(yǎng)與提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

“我們教學(xué)的方式和手段一定要根據(jù)培養(yǎng)創(chuàng)新思維的目標(biāo)來(lái)進(jìn)行思考?！盵1]教學(xué)中最忌諱照本宣科、墨守成規(guī)，這樣會(huì)束縛學(xué)生的思維和創(chuàng)新思維能力。物理課堂要突破教材方框，鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象，多方思考，充分交流討論，進(jìn)行思維碰撞，應(yīng)用分析、綜合、推理等邏輯思維方法得出結(jié)論。因此，筆者嘗試構(gòu)建“梯次分組，培優(yōu)補(bǔ)差”的新型小組，以在合作探究活動(dòng)中多角度培養(yǎng)與提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

比如物體密度測(cè)定，按照教材就是ρ= ，用天平測(cè)出物體的質(zhì)量，用量筒測(cè)出物體的體積，再用公式計(jì)算得出物體的密度，實(shí)際教學(xué)中不妨引導(dǎo)學(xué)生將公式進(jìn)一步拓展，即ρ= = = ρ水，按照這個(gè)拓展公式，顯然只要測(cè)出物體的重力和物體在水中所受的浮力（物體完全浸沒(méi)），就可以快速測(cè)出物體的密度。用這個(gè)方法測(cè)定密度大于水的物體（石頭、鐵塊等）比較容易，但若物體的密度小于水物體（例如木塊無(wú)法完全浸沒(méi)），又該怎樣測(cè)定它的密度呢？教師可以將此類(lèi)問(wèn)題拋給學(xué)生，讓學(xué)生積極思考，巧妙設(shè)計(jì)來(lái)解決遇到的問(wèn)題，而不是在等待教師給予的答案。經(jīng)過(guò)一番思考和小組的討論分析，學(xué)生給出了三種切實(shí)可行的測(cè)定方法：

方法一：①用刻度尺測(cè)出木塊的總長(zhǎng)度為l; ②讓木塊漂浮在水中，用刻度尺測(cè)出木塊露出水面的長(zhǎng)度為l露;③則木塊密度為ρ= ρ水。

評(píng)估：簡(jiǎn)便、快速，只適合規(guī)則的木塊，不適合不規(guī)則的木塊。

方法二：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊的重為G;②如圖燒杯底部固定一個(gè)小定滑輪，按圖中方法木塊完全浸沒(méi)在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F;③則木塊密度為ρ= ρ水。

評(píng)估：設(shè)計(jì)巧妙，但實(shí)際操作較為煩瑣。

方法三：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊的重為G;②用彈簧測(cè)力計(jì)吊著石塊并浸沒(méi)在水中讀出其示數(shù)為F1;③用細(xì)線(xiàn)將木塊石塊綁在一起，再用彈簧測(cè)力計(jì)吊著石塊木塊浸沒(méi)在水中讀出其示數(shù)為F2;④則木塊密度為ρ= ρ水。

評(píng)估：簡(jiǎn)便，適合野外操作。

學(xué)生通過(guò)小組合作探究學(xué)習(xí)，在對(duì)多個(gè)方法的對(duì)比過(guò)程中，多角度尋求最佳方法。這樣，物理教學(xué)幫助學(xué)生樹(shù)立了創(chuàng)新思維意識(shí)，拓展思維空間，多角度培養(yǎng)與提升了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

二、多給學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力

“物理課程應(yīng)注意讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)探究方法，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。” [2]實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的最重要途徑之一。因此，教師要多給學(xué)生一些動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新思維能力也得到了培養(yǎng)與提升。

比如，物體在水中懸浮，理論上來(lái)說(shuō)很簡(jiǎn)單，只要物體完全浸沒(méi)在水中時(shí)，物體受到的浮力等于物體的重力，則物體可以在水中任意位置懸浮。但讓學(xué)生自己回家動(dòng)手親自做一下“讓雞蛋懸浮在鹽水中”這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)難度很大，多加一點(diǎn)點(diǎn)鹽，雞蛋馬上漂浮起來(lái)，多滴一點(diǎn)水雞蛋馬上就沉底，好不容易使雞蛋懸浮，過(guò)了一會(huì)兒雞蛋要么沉下去要么又飄浮起來(lái)（外界氣溫的變化、水分的增發(fā)都會(huì)導(dǎo)致鹽水的密度發(fā)生微小的變化）。

再如在物體浮沉判斷的教學(xué)中，教師讓學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)：先讓一些物體浸沒(méi)在水中，有些物體會(huì)漂浮、有些物體會(huì)下沉。再讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，要求他們利用實(shí)驗(yàn)室或生活中的器材想辦法使沉下去的物體浮起來(lái)，使浮起來(lái)的物體沉下去，方法想好后，用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)一下。最終再在實(shí)踐的基礎(chǔ)上分析物體上浮和下沉的原因。這樣的教學(xué)效果遠(yuǎn)比直接告訴學(xué)生“物體上浮是因?yàn)槲矬w受到的浮力大于物體的重力，物體下沉是因?yàn)槲矬w受到的浮力小于重力”的效果更好。筆者還讓學(xué)生以小組形式探究“潛水艇在水中的浮沉”與“魚(yú)兒在水中的浮沉”的方法區(qū)別，并讓學(xué)生以小組為單位動(dòng)手做一下潛水艇的模型、魚(yú)兒模型，再次進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，這進(jìn)一步提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。

三、設(shè)計(jì)和精選課后習(xí)題，培養(yǎng)發(fā)散、逆向等邏輯思維能力

初中物理教師要精心設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的試題，精挑細(xì)選，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、善于物理建模，以及用邏輯思維能力解決問(wèn)題的能力。

例如，2019年福建省物理中考卷選擇題16題：如電路圖，電源電壓恒定，R1=12Ω，R2=6Ω，R3為定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)S1，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2接a時(shí)，電流表的示數(shù)為0.6A，接b時(shí)電流表的示數(shù)可能為（）

A .0.3AB.0.6AC.0.9AD.1.2A

解析：此題單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2接a時(shí)再改接b后，電路的總電阻變小，而電源電壓不變，因此根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流表示數(shù)變大（選項(xiàng)A、B排除，），假如學(xué)生有刷題的經(jīng)驗(yàn)，這種題基本上是用電源電壓相等進(jìn)行列方程解答，但是由于R3的電阻值（或者與R1和R2關(guān)系）不知。因此，列方程是解不出來(lái)的，好多學(xué)生只能是猜C或D中的一個(gè)。但是只要學(xué)生懂得變通，將C和D電流值代入，再來(lái)列方程求解，這樣解得R3=6Ω（C選項(xiàng)），R3=0Ω（D選項(xiàng)），就可得到正確選項(xiàng)C（R3為定值電阻，阻值不等于0）。這道題如果采用逆向思維，即假設(shè)R3=0Ω，這樣快速解得單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2接a時(shí)再改接b后電流值為1.2A，再反過(guò)來(lái)推翻這個(gè)假設(shè)（R3為定值電阻，阻值不等于0），即可快速得到正確答案。

評(píng)估：此題亮點(diǎn)在于鍛煉學(xué)生的逆向思維能力。學(xué)生通過(guò)解答該題，可以解決日常生活中很多問(wèn)題。如炮彈發(fā)射時(shí)落地點(diǎn)的預(yù)測(cè)，可以先假設(shè)不存在空氣阻力，炮彈將怎樣運(yùn)動(dòng)，再根據(jù)這個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行修正和調(diào)整（現(xiàn)實(shí)空氣中是存在空氣組里的）。又如2019年福建省物理中考卷選擇題15題：踢毽子上升和下落都經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，毽子上升時(shí)的動(dòng)能大于下落時(shí)的動(dòng)能也是采用這種思維方式（不考慮空氣阻力，毽子上升時(shí)的動(dòng)能等于下落時(shí)的動(dòng)能），但現(xiàn)實(shí)存在空氣阻力要損耗毽子一部分動(dòng)能。

還有一些題目就要求學(xué)生建立物理模型，養(yǎng)成在解決物理問(wèn)題時(shí)，能將過(guò)程細(xì)化、建模的好習(xí)慣。

例：將一底面積為0.01m2的長(zhǎng)方體木塊用細(xì)線(xiàn)拴在個(gè)空容器的底部，然后向容器中緩慢加水直到木塊上表面與液面相平，如圖甲所示，在此整個(gè)過(guò)程中，木塊底部受到水的壓強(qiáng)隨容器中水的深度的變化如圖乙所示，則木塊所受到的最大浮力為N，木塊重力為N，細(xì)線(xiàn)對(duì)木塊的最大拉力為N。（g取10N/kg）

解析：要解答這一題目，學(xué)生首先要結(jié)合圖形對(duì)木塊從靜止到上浮直至漂浮，最后繩子剛好繃緊的物理過(guò)程進(jìn)行建模，顯然從圖像當(dāng)中可將水深度分為0～9cm，9～16cm，16～22cm三段過(guò)程。9cm時(shí)木塊受到的浮力恰好等于重力;9～16cm時(shí)，木塊就是漂浮在水面上，木塊浸入水的深度仍然是9cm，但繩子沒(méi)有繃緊不提供拉力;16～22cm時(shí)，繩子繃得越來(lái)越緊，此時(shí)木塊的重力與繩子的拉力（拉力為變力且越來(lái)越大）之和等于木塊受到的浮力（浮力也是變力，浮力越來(lái)越大并且大于重力）。通過(guò)上面的物理模型建構(gòu)，結(jié)合圖像等相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)解題，得到答案為：15;9;6。

評(píng)估：此題的亮點(diǎn)在于考查學(xué)生建模的能力，這道題目如果不能正確建構(gòu)物理模型，就可能出現(xiàn)以下錯(cuò)誤數(shù)據(jù)：繩子的長(zhǎng)度為9cm，物體的高度為13cm、6cm 等。建模是科技創(chuàng)新的一個(gè)重要組成部分，如2013年12月14日我國(guó)“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器平穩(wěn)降落在月球虹灣，我國(guó)成為世界航天史上唯一在月球上一次性成功著陸的國(guó)家，著陸過(guò)程分為三個(gè)階段。要實(shí)現(xiàn)月球探測(cè)器平穩(wěn)的降落，就需要科學(xué)家根據(jù)實(shí)際情況，將探測(cè)器降落分成三個(gè)階段進(jìn)行建模，而不是隨便地直接讓探測(cè)器降落。物理的建模過(guò)程也是學(xué)生思維能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過(guò)程。

總之，初中階段既是學(xué)生長(zhǎng)身體的時(shí)期，又是學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備積累、學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成時(shí)期。同時(shí)，這一階段又是學(xué)生邏輯思維、創(chuàng)新思維萌芽提高的關(guān)鍵時(shí)期，這一階段教師的引領(lǐng)、教學(xué)風(fēng)格對(duì)學(xué)生的邏輯、創(chuàng)新思維起到潛移默化的作用。這一階段學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成、思維能力發(fā)展既為高中學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為自身的學(xué)習(xí)成長(zhǎng)及未來(lái)的社會(huì)活動(dòng)做好儲(chǔ)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]李學(xué)潛，劉松芬.物理學(xué)中的邏輯思維，開(kāi)放思維和創(chuàng)新思維[J].大學(xué)物理，2008，27（1）：20-23.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.