当前位置:课程学习>>第十三章>>知识讲解>>文本学习>>知识点四

第十三章  中学生科学思维培养



知识点四:中学生科学思维培养策略


(一)加强综合方法的训练

学生分析物理问题的思维过程大致可按以下程序进行:物理情景、物理模型、  数学推算、物理结论。

对学生加强综合方法的培养和训练,使学生知道可以把已分解的对象,作为一个有机整体来考虑。研究某一对象时,要注意与之相关联的各个方面,养成全面看问题的习惯和思维品质。例如,在进行“功”的概念的教学中,就要将“力”和“力方向上的位移”两个因素结合起来考虑,因为这是做功的两个必要条件;还有像“摩擦力”的概念,就要与“正压力”、“相对运动及相对运动趋势”以及“摩擦系数”相联系,由这三个因素来决定。这样引导学生注意知识的迁移,不仅深化了概念,掌握了规律,还提高了学习能力,为进一步学习奠定了基础。  

(二)注重归纳、演绎和类比等逻辑推理方法的教育

归纳是从个别推导到一般的推理方法;演绎是从一般推导到个别的推理方法;类比则是把不同的几个研究对象进行比较,根据它们一系列属性上的相似,而且已知其中一个研究对象所具有的属性,由此推出其他研究对象也具有相似的这类属性的结论。 

物理学的绝大部分规律都是经过归纳和演绎的思维方法而发现的。

1.归纳

力学中的胡克定律、牛顿第三定律、力的合成法则等;

电学中的欧姆定律、焦耳定律、串联和并联电路的规律

根据动能、势能相互转化机械能守恒,机械能和内能相互转化总能量守恒,电能和内能相互转化总能量守恒等事实总结归纳出能的转化和守恒定律等

2.演绎

根据匀变速直线运动公式推导匀速直线运动公式,初速度为零的匀加速直线运动公式,自由落体运动公式;

根据电场强度定义和库仑定律推导点电荷的电场强度公式

3.类比

从电荷周围存在电场,引出磁体周围存在磁场;

从电力线的引入,引出磁力线

进行静电场教学时,利用重力场进行类比

利用电流与水流进行类比

惠更斯把光现象与声现象进行类比,提出了光的波动学说

库仑定律与万有引力定律类比

玻尔原子模型与行星运动类比

在分子运动论的研究中、把气体分子运动与力学中的弹性小球运动相类比

(三)加强对数学工具和方法的运用

数学是物理学研究和发展不可缺少的理论思维工具。它具有高度的抽象性、结论的精确性和广泛的应用性。数学在物理中的应用也是在教学中培养学生抽象思维能力和逻辑推理能力的重要途径。

1.运用数学工具表达物理概念、物理规律

如初中物理中的密度、压强、功、阿基米德定律、焦耳定律等

高中物理中的速度、加速度、动能、动量、电场强度、牛顿第二定律、动量守恒定律、万有引力定律、库仑定律等都有定义式和数学表达式

2.一个物理量可能有几种表达式

如电场强度: 、,由于数学公式只保留了物理量间单纯的数量关系。

因此在表达物理规律时要注意定律、定理的适用条件和内在联系,这样才能防止概念混淆和乱套公式等错误思维。通过对数学工具的应用和掌握,有利于提高学生的逻辑推理能力,培养分析综合能力。 

学生的思维能力不是靠课堂上教师的灌输或单纯地解题就能培养,而是在实践活动中,将科学的思维方法渗透到教学中的每个环节,在教师的启发诱导下,让学生动手、动脑、动口,积极思考问题,潜移默化地影响学生的思维习惯,要经常地创设问题情境,有意识地多角度进行思维训练,培养学生科学的思维方法和能力。

(四)重视直觉思维的重要性

1.注重培养学生直觉与想象思维的意识

为了培养学生的物理直觉与想象思维的能力,在物理教学中必须推崇直觉与想象思维,安排一定的直觉想象阶段。教师应当告诉学生,在科学创造过程中,逻辑思维和直觉、想象思维是同等重要的,不能厚此薄彼。例如,教师要通过创造自由民主的课堂教学气氛,鼓励学生大胆地推测、猜想,那怕是对一些小问题的解决方法,引导他们深化直觉与想象思维能力。同时,在教学过程中教师应及时引导学生树立信心,养成能大胆猜测、敢于发表意见、能思善论的好习惯。

2.建立宽厚扎实的知识基础,形成合理的认知结构

直觉并不是凭空产生,它建立于先前的知识方法上。在教学过程中,教师要多鼓励、指导学生参加各种课外活动,拓宽知识面;要注意防止过早的语言化,多“意会”、少“言传”,因为直觉与想象的本身是图像性的。

3.提高物理教学的直观性

在物理环境中,通过观察实验,学生应对物理事实、物理现象有清晰而明确的印象,应积累大量感性认识和数据,发掘出有待探讨的问题,才能为直觉与想象提供思考的线索和依据。

现代教学手段的更新、多媒体的应用,为提高物理教学内容和过程的直观性开辟了良好的前景,从而能有效地激发和培养学生的直觉思维,能使教师有意识地在学生的头脑中建立丰富的物理图像。

4.正确对待直觉思维的结论

法拉第说过:“即使最有成就的科学家,他们得以实现的建议、希望和愿望以及初步结论也不到十分之一,而更多的直觉结论,不是被批判,被考察,就是被抛弃”。科学家尚且如此,何况学生呢?物理教学中要允许学生在直觉中犯错误,且要启发他们修正猜想和假设,在错误中获得教益。

(五)加强开展课题研究活动

开展课题研究是全面培养学生综合运用所学知识的能力,收集和处理信息的能力,分析和解决问题的能力,语言文字表达能力以及团结协作能力的重要环节。这项活动还有利于培养学生独立思考的习惯,激发学生的创新意识。课题研究主要着眼于这些能力与意识的培养,而不在于某项具体知识的学习。

从上面所讲的可以看出,开展课题研究,对于培养学生独立自主地去解决问题,运用发散思维去考虑问题,运用集体智慧去解决研究过程中随时出现的问题,并且通过研究去学会搜集信息,整理信息,运用信息而培养能够终生学习的能力。

研究课题之一:刹车时车轮被抱死的利与弊

研究课题之二:研制“水”火箭

(六)创设物理情境

1.创设问题情境。教学过程是一个不断发现问题、分析问题、解决问题的动态变化过程。好的问题能诱发学习动机,启迪思维,激发求知欲望。学生的创造性思维往往是由遇到解决问题而引发的。因此,精心创设问题情景是培养学生创造性思维的必要途径之一。

2.创设实验情境。在物理教学中,不论是演示实验,还是学生实验,一般都不局限于一种方法。如测圆柱体的周长和直径的实验、测物质密度的实验、测导体电阻的实验等,除了书中的实验方法外,还有很多其他的方法。在教学中,教者如能给学生创设、提供探索其他方法的机会和条件,又以引导学生探索,寻求不同方法,则学生就能充分发挥能动性,会使学生思维的灵活性、发散性及独创性得到培养和提高,定能使学生的思维开阔。

 

进入知识归纳学习