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1、开启物理思开启物理思维维的智慧大的智慧大门门河南省信阳高中河南省信阳高中张张春春丽丽第六届全国中学物理特第六届全国中学物理特级级教教师师学学术术研研讨讨会交流会交流 20122012年年9 9月月. .镇镇江江 开启物理思维的智慧大门开启物理思维的智慧大门一、提出物理思维的背景一、提出物理思维的背景二、对物理思维的有关认识二、对物理思维的有关认识三、培养物理思维的主要对策三、培养物理思维的主要对策一、提出物理思维的背景一、提出物理思维的背景v一位教育家说一位教育家说: “思维比知识更重要思维比知识更重要!教育就是叫教育就是叫人去思维人去思维! ”。v校园里流传着三句话校园里流传着三句话:1.“
2、物理是对学生伤害最大的一门学科物理是对学生伤害最大的一门学科”；2.“当初就是物理学不好才无奈学了文科当初就是物理学不好才无奈学了文科”；3.“某某同学物理学的那么好，太牛气了某某同学物理学的那么好，太牛气了”。v物理，令人物理，令人“痛痛”也令人也令人“牛牛”。1、物理的、物理的“痛痛” 痛痛1: 太抽象、难理解太抽象、难理解 痛痛2：太理想，难应用：太理想，难应用 痛痛3：能听懂、用不上：能听懂、用不上 痛痛4：综合强、难融合：综合强、难融合 痛痛5：耗时多、难入门：耗时多、难入门 2、物理的、物理的“牛牛” “物理学的好，脑瓜就聪明物理学的好，脑瓜就聪明” 匈牙利物理学家匈牙利物理学家乔
3、乔治治. .马马克斯克斯博士博士: : “ “物理学的方法物理学的方法经过经过几个世几个世纪纪的考的考验验， ，已已经证经证明了它的有效性，物理学的明了它的有效性，物理学的毕业毕业生已被生已被证证明他明他们们有广泛的有广泛的兴兴趣，有抽象趣，有抽象的的逻辑逻辑思思维维能力和重能力和重视视不同不同领领域域现实现实的的能力能力也也许许在每个已在每个已问问津的津的领领域中都域中都有自己的有自己的专专家，他家，他们们比物理学家更在行，比物理学家更在行，但是，在复但是，在复杂杂的、未知的的、未知的领领域中，物理学域中，物理学家家应应当被当被认认做是最出色的人！做是最出色的人！” ” 可以可以说说，培养学
4、生的，培养学生的物理思物理思维维，无，无论论是眼前是眼前还还是将来，无是将来，无论论他他们们将来从事什将来从事什么么职业职业，都将是他，都将是他们们一生受用的一生受用的东东西。物西。物理，是令人痛理，是令人痛还还是令人牛，其关是令人牛，其关键键的区分的区分点就是是否点就是是否擅擅长长思思维维！ 这也是本文选题的重要原因。这也是本文选题的重要原因。二、对物理思维的有关认识二、对物理思维的有关认识1、我国物理教学大纲对培养物理思维的要求、我国物理教学大纲对培养物理思维的要求 1956年的大纲提出了培养解题能力和实验技能；年的大纲提出了培养解题能力和实验技能；1963年的大纲又增加了培养思维能力；年
5、的大纲又增加了培养思维能力；1978年的大年的大纲对培养能力的提法比较完整，并在执行过程中突纲对培养能力的提法比较完整，并在执行过程中突出了思维能力的重要性；出了思维能力的重要性；20世纪八、九十年代，教世纪八、九十年代，教学大纲对物理思维的重视程度有增无减；进入学大纲对物理思维的重视程度有增无减；进入21世世纪，在基础教育课程改革中，新的纪，在基础教育课程改革中，新的物理课程标准物理课程标准提出通过科学想像与科学推理方法的结合，发展学提出通过科学想像与科学推理方法的结合，发展学生的想像力和分析概括能力，使学生养成良好的思生的想像力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯，敢于质疑，勇于创新。
6、由此可见，物理思维习惯，敢于质疑，勇于创新。由此可见，物理思维能力的培养也是基础教育改革的重点内容之一。维能力的培养也是基础教育改革的重点内容之一。2、关于物理思维的概念、关于物理思维的概念v 物理思维，物理思维，就是人脑对客观物理事物（包括就是人脑对客观物理事物（包括物理对象、物理过程、物理现象、物理事实等）物理对象、物理过程、物理现象、物理事实等）的本质属性、内部规律及物理事物间的联系和相的本质属性、内部规律及物理事物间的联系和相互关系的间接的、概括的和能动的反映。互关系的间接的、概括的和能动的反映。v 再通俗一点讲，就是对观察过的物理现象、再通俗一点讲，就是对观察过的物理现象、物理事实、
7、物理过程等在大脑中形成清晰的物理物理事实、物理过程等在大脑中形成清晰的物理图景，并反复加工、去粗取精，把感性认识概括图景，并反复加工、去粗取精，把感性认识概括上升为理性认识，这个过程就是上升为理性认识，这个过程就是物理思维。物理思维。3、关于物理思维的品质、方式及方法、关于物理思维的品质、方式及方法 物理思维品质主要包括物理思维的物理思维品质主要包括物理思维的深刻性、灵活性、深刻性、灵活性、批判性、创造性和敏捷性批判性、创造性和敏捷性五个方面。五个方面。 根据思维材料的不同，可以将物理思维分为：根据思维材料的不同，可以将物理思维分为：物理物理抽象思维、物理形象思维和物理直觉思维抽象思维、物理形
8、象思维和物理直觉思维；根据思维探；根据思维探索方向的不同，可以将物理思维分为：索方向的不同，可以将物理思维分为：物理聚合思维和物理聚合思维和物理发散思维物理发散思维；根据思维创造性的不同；根据思维创造性的不同,可以将物理思可以将物理思维分为：维分为：物理常规性思维和物理创造性思维物理常规性思维和物理创造性思维 ；根据思；根据思维目的的不同维目的的不同,可以将物理思维分为：可以将物理思维分为：物理上升性思维、物理上升性思维、物理求解性思维和物理决策性思维物理求解性思维和物理决策性思维等等。等等。 物理思维的基本方法大致包括物理思维的基本方法大致包括分析与综合、比较与分析与综合、比较与分类、抽象与
9、概括、科学推理、臻美、等效分类、抽象与概括、科学推理、臻美、等效等方法等方法。三、培养物理思维的主要对策三、培养物理思维的主要对策 1、要有武器、要有武器渗透思维方法渗透思维方法 例例1：渗透过程分析法：渗透过程分析法分层次：一般说来，复杂的物理过程都是由若干个简单的分层次：一般说来，复杂的物理过程都是由若干个简单的“子过子过程程”构成的。因此，分析物理过程的最基本方法，就是把复杂的构成的。因此，分析物理过程的最基本方法，就是把复杂的问题层次化，把它化解为多个相互关联的问题层次化，把它化解为多个相互关联的“子过程子过程”来研究。来研究。 我常常告诉我的学生我常常告诉我的学生“分析分析就是分开来
10、析，各个击破分析分析就是分开来析，各个击破”。 抓中间：阶段的划分有时并非易事，还必需探明物理过程的转折抓中间：阶段的划分有时并非易事，还必需探明物理过程的转折的中间状态，或者物理现象从量变到质变的中间状态（有时可能的中间状态，或者物理现象从量变到质变的中间状态（有时可能是极短暂的过程）。事实上，中间状态往往就是一个转折点，抓是极短暂的过程）。事实上，中间状态往往就是一个转折点，抓住了它，往往就抓住了解决问题的关键环节。住了它，往往就抓住了解决问题的关键环节。找关系：从内在联系上把握每一个物理子过程、中间状态的因果找关系：从内在联系上把握每一个物理子过程、中间状态的因果关系以及遵从的物理规律，
11、步步为营，在严谨的推理过程解决问关系以及遵从的物理规律，步步为营，在严谨的推理过程解决问题题 .例例2：渗透因果分析法：渗透因果分析法v 因果对应：物理学中有许多物理量是通过比值来定因果对应：物理学中有许多物理量是通过比值来定义的。如义的。如R=U/R、E=F/q等。而这些物理量之间并非都等。而这些物理量之间并非都互为因果比例关系。学生常常不理解公式中物理量本身互为因果比例关系。学生常常不理解公式中物理量本身意义，分不清哪些量之间有因果联系，哪些量之间没有意义，分不清哪些量之间有因果联系，哪些量之间没有因果联系。因果联系。v因果互求：循因导果，执果索因，在物理习题的训练因果互求：循因导果，执果
12、索因，在物理习题的训练中，从不同的方向用不同的思维方式去进行因果分析，中，从不同的方向用不同的思维方式去进行因果分析，发展多向性思维。发展多向性思维。例例3：渗透归纳、概括法：渗透归纳、概括法 心理学研究结论显示，学生认知结构是否心理学研究结论显示，学生认知结构是否理想的标尺，往往就是看是否达到了理想的标尺，往往就是看是否达到了“三化三化”（概括化、清晰化和系统化概括化、清晰化和系统化）的层次。）的层次。 例例4：渗透类比法：渗透类比法 例例5：渗透假设推理法：渗透假设推理法 三、培养物理思维的主要对策三、培养物理思维的主要对策 1、要有武器、要有武器渗透思维方法渗透思维方法 2、要有抓手、要
13、有抓手锻造思维品质锻造思维品质 例例1：抓细节：抓细节锻造思维的深刻性锻造思维的深刻性 例例2：抓变式：抓变式锻造思维的灵活性锻造思维的灵活性 “一一题题多多变变” ”让让思思维维与方法具有与方法具有敛敛散的散的变变通性；通性； “ “一一题题多解多解” ”让让思思维维与方法具有系与方法具有系统统的流的流畅畅性；性； “ “一一题题多多问问” ”让让思思维维与方法具有深透的与方法具有深透的严严密性；密性； “ “多多题归题归一一” ”让让思思维维与方法具有清晰的概括性与方法具有清晰的概括性; 旧旧题变题变新点、新新点、新题还题还旧点旧点等等。等等。 不断培养学生的不断培养学生的发发散思散思维维
14、或求异思或求异思维维，在，在变换变换中灵活地中灵活地进进行分析和行分析和综综合合, ,全面地把握全面地把握问题问题, ,细细心心地地权权衡哪些思衡哪些思维维是有利的是有利的, ,哪些思哪些思维维是正确的，是正确的，选选择择和和优优化是思化是思维维灵活性灵活性的表的表现现, ,也同也同时锻时锻造着思造着思维维的的批判性批判性。 。三、培养物理思维的主要对策三、培养物理思维的主要对策 1、要有武器、要有武器渗透思维方法渗透思维方法 2、要有抓手、要有抓手锻造思维品质锻造思维品质 例例1：抓细节：抓细节锻造思维的深刻性锻造思维的深刻性 例例2：抓变式：抓变式锻造思维的灵活性锻造思维的灵活性 例例3：
15、抓快准：抓快准锻造思维的敏捷性锻造思维的敏捷性三、培养物理思维的主要对策三、培养物理思维的主要对策 1、要有武器、要有武器渗透思维方法渗透思维方法 2、要有抓手、要有抓手锻造思维品质锻造思维品质 3、要有通道、要有通道介入思维诊断介入思维诊断 一个很浅显的道理：道路只要畅通，目标就容易一个很浅显的道理：道路只要畅通，目标就容易达到。达到。 我理解的思路，就是所有思维品质得以展示、所我理解的思路，就是所有思维品质得以展示、所有思维方法得以应用的一个通道。有思维方法得以应用的一个通道。 我的一位优秀学生在回答我的一位优秀学生在回答“解物理大题的经验解物理大题的经验”时，说了句很朴素的话：时，说了句
16、很朴素的话：“就那样一点一点地推，就那样一点一点地推，推着推着就推出来了推着推着就推出来了”。这里体现的就是一种畅通这里体现的就是一种畅通的物理思路。的物理思路。三、培养物理思维的主要对策三、培养物理思维的主要对策 1、要有武器、要有武器渗透思维方法渗透思维方法 2、要有抓手、要有抓手锻造思维品质锻造思维品质 3、要有通道、要有通道介入思维诊断介入思维诊断 4、要有网络、要有网络转换思维方式转换思维方式 思思维维方式的方式的转换转换是物理思是物理思维维灵活机制的灵活机制的一个一个鲜鲜明特点，它要求学生能及明特点，它要求学生能及时时地更地更换换自自己的思己的思维维方向方向, ,转换转换思思维维的
17、方式的方式, ,以更以更简简捷、有捷、有效的方式效的方式进进行分析、行分析、综综合并解决合并解决问题问题。 。研究方研究方向的向的转换转换、研究角度的、研究角度的转换转换、研究、研究对对象的象的转换转换、 、物理模型的物理模型的转换转换、物理模型和数学模型的、物理模型和数学模型的转转换换等等等等，学生既能把，学生既能把抽象的抽象的问题问题形象化地表形象化地表达出来，又能达出来，又能对对形象的形象的问题问题洞察出抽象的本洞察出抽象的本质质， ，还还能在能在这这种抽象与形象的逐步渗透中不种抽象与形象的逐步渗透中不断孕育着物理的直断孕育着物理的直觉觉思思维维，如此不断的，如此不断的训练训练也同也同时
18、优时优化整合着学生的化整合着学生的整体思整体思维维网网络络。 。 比如，比如，研究研究对对象象选选取取时时隔离法与整体法的交叉隔离法与整体法的交叉使用，使用，研究研究过过程程选选取取时时全程法与分段法的交相全程法与分段法的交相辉辉映，映，电电路分析路分析时时整体法与局部法的有效融合；再整体法与局部法的有效融合；再比如，比如，短短暂过暂过程程怎么来放大研究，怎么来放大研究，复复杂过杂过程程怎么怎么来来细细化研究；怎化研究；怎样样在在动态动态变变化中化中寻寻找到找到静静态态的特的特征，解决征，解决问题时问题时顺顺向向程序性思路怎程序性思路怎样样， ，逆向逆向思路思路怎怎样样， ，双向交双向交汇汇式
19、怎式怎样样等等，只有学生的各种思等等，只有学生的各种思维维方式都被激活了，方式都被激活了，思思维维网网络络化化的的灵灵动动性性就会呈就会呈现现，解决，解决问题时问题时八面玲八面玲珑珑， ，信息的流信息的流畅畅性、性、选择选择性、性、预见预见性、批判性性、批判性甚至甚至创创造性造性都将步入一个更高的都将步入一个更高的境界。境界。恩格斯恩格斯： ：“ “思思维维是世界上最美是世界上最美丽丽的花的花朵朵” ”； ；爱爱因斯坦因斯坦： ：“ “你能不能看到眼前的你能不能看到眼前的现现象，不象，不仅仅仅仅取取决于你的肉眼，决于你的肉眼，还还取决于你用什么取决于你用什么样样的思的思维维，思，思维维决定你到底能决定你到底能观观察到什么察到什么” ” 。 。愿我愿我们们的物理教学不断散发着的物理教学不断散发着思维花朵思维花朵的芬芳！的芬芳！ 愿我愿我们们的物理教学不断彰的物理教学不断彰显显着着思思维维智慧智慧的魅力！的魅力！祝各位同仁祝各位同仁事事如意！事事如意！ 开启物理思开启物理思维维的智慧大的智慧大门门 一、提出物理思一、提出物理思维维的背景的背景 二、二、对对物理思物理思维维的有关的有关认识认识 三、培养物理思三、培养物理思维维的主要的主要对对策策