楊小京

摘? ?要：思維能力是智力和能力的核心，因此培養(yǎng)思維能力是提升智育水平的一個(gè)重要途徑。發(fā)展思維能力的突破口是培養(yǎng)思維品質(zhì)，思維品質(zhì)是在運(yùn)用不同的思維方法學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中逐步提升的。學(xué)習(xí)不同類型的知識(shí)會(huì)用到不同的思維方法，在初中物理教學(xué)中經(jīng)常使用的思維方法有分析與綜合、抽象與概括、科學(xué)推理等，將這些思維方法滲透到日常的學(xué)習(xí)過程中，可以提升學(xué)生的思維能力，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的智力。

關(guān)鍵詞：初中物理；思維能力；分析與綜合；抽象與概括；科學(xué)推理

中圖分類號(hào)：G633.7? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1009-010X（2023）05-0004-04

思維能力既是智力和能力的核心，又是各種素養(yǎng)的核心，因此培養(yǎng)思維能力是提升智育水平的一個(gè)重要途徑?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中指出，物理課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，其中科學(xué)思維既是從物理學(xué)角度對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)知方式，又是建構(gòu)物理模型的抽象概括過程，同時(shí)其還是分析與綜合、推理與論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用。依據(jù)科學(xué)思維的具體內(nèi)容，本課題組嘗試將物理思維方法與學(xué)習(xí)過程進(jìn)行有機(jī)融合，以將隱性思維方法顯性化，并根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)不同的思維方法，以在初中物理課堂教學(xué)中建立思維培育理念，如此可使學(xué)生于學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，提升思維能力，發(fā)展智力。

一、培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行分析與綜合的能力

分析是從整體到局部、由統(tǒng)一到分離的思維方法，綜合是從局部到整體、由分離到統(tǒng)一的思維方法。它們緊密聯(lián)系，不可分割，具有辯證統(tǒng)一的關(guān)系。從思維的角度來看，物理分析方法的特點(diǎn)是從物理事物的整體深入到組成它的各個(gè)部分和要素，然后再通過研究各個(gè)組成部分和要素來認(rèn)識(shí)物理事物的整體規(guī)律和本質(zhì)的。物理綜合方法的特點(diǎn)則是在分析的基礎(chǔ)上，將研究對象的各個(gè)組成部分和要素在思維中重新組合成一個(gè)整體，然后從整體上把握事物的本質(zhì)和規(guī)律的。在初中物理教學(xué)中，解決力學(xué)問題的隔離法就是一種分析思維方法，其將研究對象與其他物體隔離開來，然后單獨(dú)對隔離出來的物體進(jìn)行受力分析，并運(yùn)用相應(yīng)的定律來分析求解。如圖1所示，完全相同的AB兩物塊疊放在水平桌面上，用F₁=50N的水平力作用在B物塊上，AB一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)B物塊所受的摩擦力為_____N，地面對A物塊的摩擦力為_______N.

本題可以采用分析法求解，即將B物體隔離出來，對B物體進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)二力平衡可知A對B的摩擦力f₁=F₁=50N（如圖2所示）。也可以將A物體隔離出來，對A物體進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)二力平衡可知B對A的摩擦力f₂與地面對A的摩擦力f₃是一對平衡力， f₁與f₂是一對相互作用力，由此推理可知f₃=f₂=f₁=50N。同時(shí)此題還可以用整體法（綜合）求解，即把AB看成一個(gè)整體（如圖4所示），此時(shí)f₃= F₁=50N。將隔離法和整體法作為兩種解題思路分享給學(xué)生，既能實(shí)現(xiàn)一題多解，又能提高學(xué)生思維的靈活性，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展。

分析與綜合方法還可以應(yīng)用在物理規(guī)律的學(xué)習(xí)中，例如在研究串聯(lián)電路中的基本規(guī)律時(shí)，教師可利用實(shí)驗(yàn)對I、 U、 R、 P四個(gè)物理量逐一進(jìn)行測量和計(jì)算，以尋找它們之間的關(guān)系，然后再把這些關(guān)系重組到一起，就可概括出串聯(lián)電路的基本規(guī)律。即首先利用圖5所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄三個(gè)電流表的示數(shù)分別為I₁、I₂、I₃；然后再利用圖6所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以得到L₁、L₂兩端的電壓分別為U₁和U₂，根據(jù)R=U/I，可得到L₁、L₂的電阻分別為R₁和R₂，然后再根據(jù)公式P=UI，可得到L₁、L₂的實(shí)際功率分別為P₁和P₂，以上過程結(jié)束后學(xué)生將數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)記錄單，然后再換上另外兩個(gè)規(guī)格不同的小燈泡再做幾次實(shí)驗(yàn)，并記錄數(shù)據(jù)，最后教師引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、比較這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)串聯(lián)電路中各處電流都相等，且電阻越大，兩端電壓越大，實(shí)際電功率越大的規(guī)律。

從物理教學(xué)過程的角度看，以上教學(xué)的邏輯主線是提出問題——分析問題——解決問題；從思維的角度看該物理學(xué)習(xí)過程是從感性具體到思維抽象，而對感性材料的加工處理離不開分析與綜合，所以分析與綜合是物理思維中最基本的方法。

二、培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行抽象與概括的能力

思維最顯著的特征是概括。無論是物理學(xué)科的學(xué)習(xí)還是其他學(xué)科的學(xué)習(xí)，都離不開概括能力。要想提升概括能力，就必須創(chuàng)設(shè)思維型學(xué)習(xí)活動(dòng)，并引導(dǎo)學(xué)生用抽象與概括的思維方法進(jìn)行學(xué)習(xí)才行。抽象就是在思想上把事物的本質(zhì)屬性或特征和非本質(zhì)屬性或特征區(qū)分開來，即舍棄非本質(zhì)屬性或特征，抽取出本質(zhì)屬性或特征。概括是在思想上將許多具有某些共同特征的事物，或?qū)⒛撤N事物已分出來的一般、共同的屬性、特征結(jié)合起來，換言之概括過程就是把個(gè)別事物的本質(zhì)屬性推及為同類事物本質(zhì)屬性的過程。在初中物理教學(xué)中，抽象與概括思維方法主要體現(xiàn)在模型建構(gòu)和概念形成方面，如在學(xué)習(xí)做功的必要因素時(shí)，運(yùn)用的就是抽象與概括思維方法。

在圖7五種場景中，力對物體都做了功。對此教師可引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析力對物體做功時(shí)有什么共同特征，并辨析做功時(shí)的本質(zhì)特征和非本質(zhì)特征，如此可最終概括出其本質(zhì)特征。教師經(jīng)課堂實(shí)踐發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生能說出做功的兩個(gè)關(guān)鍵因素：力和距離，但是在概括“力與距離的關(guān)系”這個(gè)本質(zhì)特征時(shí)較為困難，針對這個(gè)問題，依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可這樣設(shè)計(jì)（如圖8所示）：

引導(dǎo)學(xué)生比較做功與不做功的異同，發(fā)現(xiàn)做功時(shí)的“距離”是在力的方向上移動(dòng)的距離，由此最終可概括出做功的兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上移動(dòng)的距離。實(shí)際上在建構(gòu)物理概念的過程中不僅會(huì)用到抽象與概括思維方法，很多時(shí)候還會(huì)綜合運(yùn)用多種方法，如分析與綜合的方法、比較與分類的方法等，如圖9所示。

初中階段的學(xué)生會(huì)遇到很多物理模型，它們主要是利用抽象與概括的方法建立起來的理想化模型。模型建構(gòu)是指從復(fù)雜的現(xiàn)象中抽取出該現(xiàn)象最主要的元素或參數(shù)，并找到這些元素或參數(shù)之間的正確關(guān)系，然后在此基礎(chǔ)上確立最重要的幾個(gè)元素及這些元素之間的相互關(guān)系，以形成正確的結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)而描繪出原本復(fù)雜現(xiàn)象的過程。如杠桿模型的構(gòu)建，教師可先出示在生活中使用杠桿的范例，然后引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析這些范例杠桿在使用過程中的共同特征，隨后教師可啟發(fā)學(xué)生從杠桿材料、杠桿形狀、杠桿受力及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)等方面進(jìn)行思考，如此既可為學(xué)生搭建思維支架，又可引導(dǎo)學(xué)生概括出杠桿的本質(zhì)特征。

當(dāng)固定點(diǎn)、硬棒、受力轉(zhuǎn)動(dòng)這些本質(zhì)特征被提取后，教師就可以鼓勵(lì)學(xué)生基于感性認(rèn)識(shí)，將這些本質(zhì)特征按照一定的邏輯進(jìn)行組織和概括，如此可將生活中的杠桿簡化以抽象出杠桿模型。當(dāng)然此時(shí)的模型也只是初步模型，還需要找到杠桿模型的一些重要元素，如動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂，并通過探究的方式尋找到這些重要元素之間的關(guān)系，才能最終構(gòu)建起真正的杠桿模型。模型建構(gòu)是一種重要的科學(xué)方法，是培養(yǎng)學(xué)生抽象與概括能力的一個(gè)重要過程，其具體操作可參照圖10（北京教育學(xué)院 馮華教授提供）。

抽象與概括既是重要的抽象思維方法，又是學(xué)生深刻掌握物理概念的前提。目前本課題組正在逐步探索物理模型和物理概念的建構(gòu)方法，同時(shí)根據(jù)學(xué)生的發(fā)展規(guī)律和學(xué)科結(jié)構(gòu)，有計(jì)劃、有目的地培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。

三、培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)推理的能力

科學(xué)推理是基于實(shí)踐活動(dòng)，依據(jù)事實(shí)證據(jù)進(jìn)行的符合邏輯的判斷。按照其思維進(jìn)程的不同，科學(xué)推理一般可分為歸納推理、演繹推理和類比推理。歸納推理在初中物理教學(xué)中運(yùn)用較為廣泛，它是由一些個(gè)別、特殊的判斷推出一般判斷的思維方式，其思維過程主要有三步：第一，收集材料。即通過觀察、實(shí)驗(yàn)獲得大量感性材料。第二，整理材料。即將材料進(jìn)行歸類，以得出反映事物外部特征和條件的判斷。第三，抽象概括。即經(jīng)過分析、綜合、比較等，排除無關(guān)、非本質(zhì)的因素，然后抽象出本質(zhì)因素，以概括出一般性規(guī)律?，F(xiàn)以牛頓第一定律的教學(xué)過程為例對其進(jìn)行闡述。

環(huán)節(jié)一：提出觀點(diǎn)

環(huán)節(jié)二：初步推理

在上面兩個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上表明觀點(diǎn)，然后進(jìn)行簡單推理，并將阻力作用的大小轉(zhuǎn)化為小車運(yùn)動(dòng)路程的長短。即確定路程為因變量，小車在水平面上的初速度和在水平面上的阻力為自變量，然后通過控制初速度這個(gè)自變量，研究阻力對因變量的影響，具體思路如圖11所示：

環(huán)節(jié)三：科學(xué)論證

對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、分析、推理后可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步假設(shè)得出若阻力為零，則小車的速度不會(huì)減慢，會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，這與幾百年前伽利略通過理想實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是一致的，然后引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)梳理牛頓第一定律。此教學(xué)過程，是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，依據(jù)事實(shí)證據(jù)進(jìn)行科學(xué)推理，從觀點(diǎn)到結(jié)論的物理規(guī)律建構(gòu)過程。

教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生嘗試運(yùn)用不同的思維方法學(xué)習(xí)不同類型的物理知識(shí)，并將思維方法與學(xué)科知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合，以關(guān)注學(xué)生思維發(fā)展的進(jìn)階性。只有這樣才能提升學(xué)生的思維素養(yǎng)，這是學(xué)生發(fā)展的基礎(chǔ)。