在高中教學(xué)中主要有：物理教學(xué)、英語教學(xué)、數(shù)學(xué)教學(xué)、語文教學(xué)、美術(shù)教學(xué)、音樂教學(xué)等等學(xué)科，同時不同的學(xué)科中所對應(yīng)的政策措施是不同的，要按照當(dāng)前大家的各個事項要點來進(jìn)行全面的分析等等。以下是對于高中物理思維與探究能力的培養(yǎng)策略介紹。

　　文章選自：《物理教學(xué)探討》堅持四項基本原則，全面貫徹黨的教方針，堅持改革開放，堅持為教育服務(wù)的方向。充分發(fā)揮師范大學(xué)的學(xué)科優(yōu)勢，科研優(yōu)勢和人才優(yōu)勢，刊物力求反映基礎(chǔ)物理教學(xué)的學(xué)術(shù)水平和發(fā)展方向，對教改中的“前沿”，熱點問題及時作動態(tài)報道，達(dá)到“教”有所用，“學(xué)”有所獲的目的，為提高教師和學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)起到積極的作用。

　　摘要：為了激發(fā)學(xué)生對物理的興趣愛好,教師可采用講述歷史典故,提出引起懸念的問題或演示一些發(fā)人深省的實驗等方式來充實教學(xué)內(nèi)容。例如,講萬有引力時可介紹預(yù)見海王星的史實;講電磁波譜時可介紹倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的故事等等。此外,還應(yīng)該組織各種有趣的課外活動、智力比賽、讀書會等,以擴(kuò)大眼界,培養(yǎng)興趣。

　　關(guān)鍵詞：高中物理,物理教學(xué),物理應(yīng)用,物理發(fā)展,物理論文

　　一、引言

　　當(dāng)今時代,有人稱之為“知識爆炸時代”、“技術(shù)密集型時代”、“電腦網(wǎng)絡(luò)時代”等等,更有說服力的要算德國學(xué)者哈根·拜因豪爾和恩斯特·施瑪克的提法:“教育時代”。他們認(rèn)為:“教育是替一個未知的世界培養(yǎng)未知的兒童(《學(xué)會生存》)”。形象地講教育是今天播什么種,明天開什么花結(jié)什么果的工作,從這個意義上說誰掌握了面向21世紀(jì)的教育,誰就能在21世紀(jì)的國際競爭中處于戰(zhàn)略主動地位。

　　二、高中物理學(xué)科能力的概念和內(nèi)涵

　　在心理學(xué)上,學(xué)生的能力通常分為一般能力和特殊能力兩大類。一般能力是在許多活動中都表現(xiàn)出來的能力,如觀察力、注意力、記憶力、想象力、思維能力等。特殊能力是在某種專業(yè)活動中表現(xiàn)出來的能力,如實驗?zāi)芰Α⒆詫W(xué)能力、運用數(shù)學(xué)方法解塊問題的能力等。一般能力和特殊能力是相互促進(jìn)的,一般能力愈發(fā)展,則為培養(yǎng)特殊能力創(chuàng)造了更有利的條件;而在發(fā)展特殊能力的同時,也促進(jìn)了一般能力的發(fā)展。對學(xué)生來說,要真正掌握好某門學(xué)科,除了要求有一般的能力外,還要求具備和發(fā)展這門學(xué)科所必需的某些特殊的能力。

　　能力是在人的活動中、在實踐的過程中發(fā)展起來的,一個具有優(yōu)秀素質(zhì)的人,如果不接受教育,不去從事活動,那他的能力也不會得到發(fā)展,這也許是我國古代天才兒童仲永成人之后卻變作庸人的原因之一。那么,就某個學(xué)科的學(xué)習(xí)來說,什么是學(xué)科能力?學(xué)生的學(xué)科能力究竟朝著什么方向發(fā)展?我國著名心理學(xué)家林崇德教授指出:“學(xué)科能力是學(xué)生的智力、能力與特定學(xué)科的有機(jī)結(jié)合,是學(xué)生智力、能力在特定學(xué)科中的具體體現(xiàn)。”

　　針對高中物理學(xué)科,《全日制普通高級中學(xué)物理教學(xué)大綱(試驗修訂版)》提出:“培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗?zāi)芰?科學(xué)思維能力,分析問題和解決問題的能力”。2003年教育部制訂的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》提出:“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法,發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力,養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,能運用物理知識和科學(xué)探究方法解決一些問題”,同時還指出:“要重視發(fā)展學(xué)生‘抽象與概括、分析與綜合、推理與判斷’等科學(xué)思維能力”。為了制訂我國物理高考命題依據(jù)《物理高考大綱》,全國高考物理學(xué)科委員會征求了有關(guān)專家的意見,分析了物理課程在整個中學(xué)課程中的地位,在比較各學(xué)科的特點及其對學(xué)生素質(zhì)和能力發(fā)展主要貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)物理學(xué)科的特點和需要,從中學(xué)物理教學(xué)和高考命題的實踐經(jīng)驗出發(fā),提出了五個方面的能力要求:理解能力、推理能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力以及實驗與探究能力,并通過描述性的說明,界定了每一種能力的具體含義。

　　但是,新課程物理學(xué)科高考考查的能力除了這五個方面的能力要求外,筆者認(rèn)為還應(yīng)增加對自主學(xué)習(xí)能力的要求,因為自主學(xué)習(xí)能力既是學(xué)生個體發(fā)展的需要,也是學(xué)生應(yīng)對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展的需要。高中物理的自主學(xué)習(xí)能力具體要求包括三方面:一是能按教材中所提供的材料和要求,收集、整理、分析資料,自主進(jìn)行科學(xué)探究,獲取新知識,并解決相關(guān)的物理問題;二是能關(guān)注、了解對科學(xué)、技術(shù)和社會發(fā)展有重大影響和意義的物理學(xué)新進(jìn)展以及物理學(xué)發(fā)展史上的重要事件;三是能從所提供的新材料中獲取有關(guān)的物理學(xué)信息,并運用這些信息,結(jié)合已有的知識解決新情境中的物理學(xué)問題。

　　三、高中物理學(xué)科能力培養(yǎng)的實踐和探討

　　就當(dāng)前高中物理教學(xué)的實際來看,在一般能力中要特別注意思維能力的培養(yǎng),而在特殊能力中則應(yīng)著重培養(yǎng)實驗?zāi)芰ΑＯ旅娼Y(jié)合高中物理教學(xué)實踐,對學(xué)生思維和探究能力的培養(yǎng)作幾點探討。

　　1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

　　思維是從事物的感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識的加工整理過程。沒有思維就不可能產(chǎn)生認(rèn)識上的質(zhì)的飛躍,也就不可能完成對客觀世界的完整認(rèn)識。麥克斯韋方程就是思維突破的光輝范例。可以說思維能力是智力的核心,其具體要求為:“要通過概念的形成、規(guī)律的得出、模型的建立、知識的應(yīng)用等,培養(yǎng)學(xué)生抽象和概括、分析和綜合、推理和判斷等思維能力以及科學(xué)的語言文字表達(dá)能力。”學(xué)生思維能力一般是從具體到抽象、從不完善到完善、從形式邏輯到辯證邏輯,逐步發(fā)展提高的。因此,在教學(xué)中要遵循學(xué)生思維發(fā)展的這些特點,采取有效措施促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。

　　①課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)要優(yōu)化設(shè)計

　　在教學(xué)中,要努力創(chuàng)造條件,優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu),采用啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)的高中物理課堂教學(xué)過程通常是這樣:先讓學(xué)生通過眼、耳、口、手、腦等多種器官參加活動以獲取豐富的感性材料,為思維準(zhǔn)備良好的基礎(chǔ),同時遵循從已知到未知,從直觀到抽象,由淺入深、由表及里的教學(xué)原則,提出一些富有啟發(fā)性的、有一定難度的,但又是學(xué)生力所能及的問題進(jìn)行設(shè)疑引學(xué),然后再引導(dǎo)學(xué)生分析推理,辨疑解難,使認(rèn)識上升到理性階段。這時,教師的示范講解也是很重要的,教師可通過典型問題的分析,引導(dǎo)學(xué)生掌握分析問題的途徑、方法和步驟,從而培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性、嚴(yán)密性和靈活性。在學(xué)生理性認(rèn)識建立以后,接下來要做釋疑反饋這項工作,即要引導(dǎo)學(xué)生把知識用于實踐,以提高分析和解決問題的能力。這時,要選擇一些有利于啟發(fā)思維的題目讓學(xué)生訓(xùn)練,題目的類型要多樣化,如描述、論證、實驗、推理、討論等等。上述教學(xué)過程可通過圖1的啟發(fā)式教學(xué)因素圖得到反映。

　　啟發(fā)式教學(xué)因素圖中的設(shè)疑引學(xué),即新課引入、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣這個教學(xué)環(huán)節(jié)我們要尤其重視設(shè)計。因為能力和愛好往往是彼此吻合,一起發(fā)展的。如果一個學(xué)生對某門學(xué)科或某項活動形成了強(qiáng)烈的、穩(wěn)定的愛好,一般來說,在這個學(xué)生身上必然具有與那門學(xué)科或活動有關(guān)的能力。因此,學(xué)生的一種強(qiáng)烈的愛好,可以作為正在形成某種能力的標(biāo)志。

　　②引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)常總結(jié)解題方法

　　解題方法是對平時解題經(jīng)驗的一種歸納、提高,這種經(jīng)常性的方法總結(jié)可極大地提高學(xué)生分析和解決問題的能力,培養(yǎng)他們的創(chuàng)造意識,訓(xùn)練科學(xué)思維的廣闊性、深刻性和邏輯性。

　　以“電磁感應(yīng)力電綜合問題”的復(fù)習(xí)為例。

　　在復(fù)習(xí)《電磁感應(yīng)》一章時,電磁感應(yīng)綜合問題(與力、電綜合)是本章核心內(nèi)容,也是一個難點,教師可引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)如下解題方法:

　　(i)動態(tài)分析求電磁感應(yīng)現(xiàn)象中收尾速度v分析思路(如圖2所示)。

　　物理模型:

　　穩(wěn)定時:加速度a=0

　　再舉例分析,如圖3所示:

　　電磁感應(yīng)的力電綜合問題一方面要考慮電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律,如閉合電路歐姆定律、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左右手定則、安培力的計算公式等;另一方面還要考慮力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律,如牛頓運動定律、動能定理、能量守恒定律、動量定理、動量守恒定律等(即動力學(xué)、動量和功能三大物理求解方法)。需要學(xué)生有較強(qiáng)的將電磁學(xué)與力學(xué)知識綜合起來應(yīng)用的科學(xué)思維能力,特別還要注意上述兩種常見問題的分析:動態(tài)分析求電磁感應(yīng)現(xiàn)象中收尾速度v以及求電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能,教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)解題方法,對學(xué)生滲透和培養(yǎng)物理問題動態(tài)分析的思維方法和功能轉(zhuǎn)換的物理思想,使學(xué)生遇到此類問題容易建立起正確的物理模型,形成一個大致的求解方向,從而提高學(xué)生的抽象與概括、分析與綜合、推理與判斷等科學(xué)思維能力。

　　2.培養(yǎng)學(xué)生的實驗與探究能力

　　物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),物理學(xué)的概念和規(guī)律必須通過實驗才能形成和建立,物理學(xué)的理論假設(shè)也必須通過實驗來驗證。實驗是研究物理學(xué)及其他自然科學(xué)的一種基本方法。學(xué)物理而不做實驗只能是紙上談兵。因此,實驗與探究能力是高中物理學(xué)科能力中最重要的能力之一,其具體可包括實驗觀察能力、實驗操作能力、實驗數(shù)據(jù)處理能力以及設(shè)計簡單實驗的能力等。近年來,全國高考物理試題中對實驗的考查要求較高,創(chuàng)新實驗將是今后高考物理實驗命題的熱點,在平時教學(xué)中要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的實驗與探究能力。

　　①精心創(chuàng)設(shè)實驗問題情境,培養(yǎng)實驗分析能力

　　要精心創(chuàng)設(shè)好實驗的問題情境,實驗問題要由淺入深,環(huán)環(huán)相扣。

　　以“功的原理”的實驗探究為例。

　　平時生產(chǎn)生活中大量使用簡單機(jī)械,如滑輪、杠桿,目的是什么?為了省力,省位移,還是省功?如下頁圖4所示,做好課本中的利用滑輪組提升重物的實驗是學(xué)生認(rèn)識這一問題的突破口。我們可以在課堂上做分組實驗,在問題的引導(dǎo)下進(jìn)行探究,可以用列表法分析問題。

　　結(jié)合表1創(chuàng)設(shè)以下問題:

　　問題1:比較D1與D2,D3與D4容易得出使用機(jī)械能省力但不能同時省位移。

　　問題2:比較D5與D6,發(fā)現(xiàn)使用機(jī)械不能省功,反而費功,引發(fā)學(xué)生思考這是為什么?

　　問題3:引發(fā)學(xué)生合理猜想,對于機(jī)械來說,一般情況下,動力功應(yīng)等于有用功加上額外功,故費功。

　　上述實驗要達(dá)到讓學(xué)生理解機(jī)械功的原理,進(jìn)而認(rèn)識使用機(jī)械的目的。在這一教學(xué)過程中,教師通過問題的創(chuàng)設(shè)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較,揭示事物的本質(zhì)規(guī)律,這正是科學(xué)探究所強(qiáng)調(diào)的培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并分析論證的能力。②注重實驗規(guī)律建構(gòu)過程,培養(yǎng)實驗探究能力

　　科學(xué)家科學(xué)探究的方法一般是“提出假設(shè)—數(shù)學(xué)推理—實驗驗證—合理外推”。一個相對復(fù)雜的探究實驗,可設(shè)置分解成若干個小問題,注意這些小問題要在教師的引導(dǎo)下,探究完成一個之后再分析下一個,有步驟地進(jìn)行,而不應(yīng)把問題全拋出來,甚至只是提供器材讓學(xué)生去探究。物理教學(xué)中應(yīng)注意滲透科學(xué)研究方法,同時也應(yīng)進(jìn)行學(xué)法指導(dǎo)。

　　以“安培力方向”的實驗探究為例。

　　“磁場對電流的作用力”在教材中起到承上啟下的作用。安培力大小與方向的探究是本節(jié)的重點。如何正確地運用左手定則以及掌握電流表的工作原理是本節(jié)的難點。

　　首先,學(xué)生分組活動:會動的鋁箔“天橋”。將一鋁箔條折成天橋形狀,用膠紙粘牢兩端,使蹄形磁鐵橫跨過“天橋”。通過這個簡單而神奇的小實驗,引導(dǎo)學(xué)生親自操作并觀察到奇妙的現(xiàn)象:在磁場中鋁箔彎曲。這很好地激發(fā)了學(xué)生的好奇心和求知欲。

　　其次,實驗探究安培力的方向、電流方向、磁場方向三者之間的關(guān)系,探究步驟如圖5所示。

　　問題1:能否確定安培力的方向、電流方向、磁場方向三者之間的關(guān)系呢?

　　問題2:既然找到了三者之間的關(guān)系,我們能否找到確定安培力方向的方法?

　　經(jīng)過前人的大量研究,總結(jié)出一個簡單的判斷方法,就是左手定則。

　　本案例注重建構(gòu)實驗規(guī)律的認(rèn)識過程,要求學(xué)生能正確分析問題的物理情境和物理條件,找出其中起重要作用的因素及有關(guān)條件,這對培養(yǎng)學(xué)生的探究意識和探究能力,激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲,逐步培養(yǎng)學(xué)生對物理的熱愛和合作意識有重要意義。鑒于左手定則的重要性,教學(xué)中還須結(jié)合隨堂練習(xí)使學(xué)生熟練掌握。教師還應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào),安培力的方向總是既垂直于磁場方向,又垂直于電流方向,即安培力一定垂直于磁感線與電流所確定的平面,但磁場方向不一定總與電流方向垂直,教學(xué)中要注意糾正電流方向、磁場方向和安培力方向三者總是相互垂直的錯誤認(rèn)識。另外,還需強(qiáng)調(diào)用左手定則確定I、B、F方向的關(guān)系時,I和B是因,F是果,無論所求的是哪個量的方向,這個因果關(guān)系是確定的。這對學(xué)過右手定則后解決綜合問題,確定究竟應(yīng)該用左手定則還是用右手定則,是很重要的。最后,教學(xué)中還應(yīng)介紹電流表的基本結(jié)構(gòu)和原理,目的在于使學(xué)生了解安培力是如何在電流表中得到應(yīng)用的,以培養(yǎng)他們運用所學(xué)知識解決實際問題的意識和能力。

　　③大膽改進(jìn)傳統(tǒng)實驗方案,培養(yǎng)實驗創(chuàng)新能力

　　麥克斯韋曾經(jīng)說過:實驗的教育價值常常與儀器的復(fù)雜程度成反比。自制儀器常出故障,卻有許多優(yōu)越之處,其中最重要的一點是,學(xué)生們敢于拆卸它、修理它,因為它是學(xué)生自己制作的。經(jīng)過改進(jìn)的實驗,常常新穎、創(chuàng)新性強(qiáng)、實驗功能突出、實用性強(qiáng),具有很好的推廣價值。

　　以“安培力大小”的實驗探究為例。

　　如下頁圖6所示,先利用電磁炮模型實驗引入新課,引出安培力概念,再分組實驗讓學(xué)生切身感知安培力,為后面學(xué)生探究安培力大小時明確如何改變線圈中的電流大小、處在磁場中的導(dǎo)線長度和磁感應(yīng)強(qiáng)度做了很好的鋪墊,這樣學(xué)生就能較順利地回答出如何改變這三個影響因素,產(chǎn)生知識技能的合理遷移,從而為實驗方案的順利成型起到重要作用。

　　在圖6的第三個環(huán)節(jié)中,對安培力大小進(jìn)行定量實驗探究的同時,可結(jié)合下列表2至表4實驗數(shù)據(jù)的記錄,引導(dǎo)學(xué)生分析與討論,得出實驗結(jié)論。

　　該教學(xué)設(shè)計最大的巧妙之處是關(guān)于探究安培力大小的實驗設(shè)計,突破了定性研究的傳統(tǒng)處理方式,利用彈簧秤受力的變化,讓學(xué)生能定量地感知安培力大小。我們自制了一個重要的線圈,通過對彈簧秤初始狀態(tài)調(diào)零消除線圈重力對研究過程的影響以使讀數(shù)測量更直接,線圈上有抽頭可以改變匝數(shù)(25、50、75匝),這不但可以很方便地改變線圈處在磁場中的有效長度,而且無需每次改變匝數(shù)時對彈簧秤調(diào)零,這個自制線圈的設(shè)計對實驗成功起了關(guān)鍵作用。

　　在本案例教學(xué)中,通過自制教具、改進(jìn)傳統(tǒng)實驗方案的實驗探究,使學(xué)生進(jìn)一步定量地了解磁場對電流的作用力大小跟電流的大小、導(dǎo)線在磁場中的長度以及磁場強(qiáng)弱的關(guān)系。在教學(xué)中應(yīng)注意:①在探究安培力與哪些因素有關(guān)時,要讓學(xué)生充分活動,要有意識地引導(dǎo)學(xué)生注意:B、L不變,I改變;在I、B不變時(存在著I⊥B、I//B、I與B成任意角度三種可能),L改變;I、L不變,B改變,三種情況時的實驗條件,觀察實驗現(xiàn)象,歸納實驗結(jié)果,培養(yǎng)他們的觀察能力和由實驗現(xiàn)象總結(jié)出物理規(guī)律的能力。②培養(yǎng)學(xué)生利用控制變量法總結(jié)歸納物理規(guī)律的能力,并讓學(xué)生體會到控制變量法在科學(xué)研究中的作用。