在高中教學中主要有：物理教學、英語教學、數學教學、語文教學、美術教學、音樂教學等等學科，同時不同的學科中所對應的政策措施是不同的，要按照當前大家的各個事項要點來進行全面的分析等等。以下是對于高中物理思維與探究能力的培養策略介紹。

　　文章選自：《物理教學探討》堅持四項基本原則，全面貫徹黨的教方針，堅持改革開放，堅持為教育服務的方向。充分發揮師范大學的學科優勢，科研優勢和人才優勢，刊物力求反映基礎物理教學的學術水平和發展方向，對教改中的“前沿”，熱點問題及時作動態報道，達到“教”有所用，“學”有所獲的目的，為提高教師和學生的科學素養起到積極的作用。

　　摘要：為了激發學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人深省的實驗等方式來充實教學內容。例如,講萬有引力時可介紹預見海王星的史實;講電磁波譜時可介紹倫琴發現X射線的故事等等。此外,還應該組織各種有趣的課外活動、智力比賽、讀書會等,以擴大眼界,培養興趣。

　　關鍵詞：高中物理,物理教學,物理應用,物理發展,物理論文

　　一、引言

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

　　二、高中物理學科能力的概念和內涵

　　在心理學上,學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活動中表現出來的能力,如實驗能力、自學能力、運用數學方法解塊問題的能力等。一般能力和特殊能力是相互促進的,一般能力愈發展,則為培養特殊能力創造了更有利的條件;而在發展特殊能力的同時,也促進了一般能力的發展。對學生來說,要真正掌握好某門學科,除了要求有一般的能力外,還要求具備和發展這門學科所必需的某些特殊的能力。

　　能力是在人的活動中、在實踐的過程中發展起來的,一個具有優秀素質的人,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,就某個學科的學習來說,什么是學科能力?學生的學科能力究竟朝著什么方向發展?我國著名心理學家林崇德教授指出:“學科能力是學生的智力、能力與特定學科的有機結合,是學生智力、能力在特定學科中的具體體現。”

　　針對高中物理學科,《全日制普通高級中學物理教學大綱(試驗修訂版)》提出:“培養學生的觀察和實驗能力,科學思維能力,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準(實驗)》提出:“學習科學探究方法,發展自主學習能力,養成良好的思維習慣,能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題”,同時還指出:“要重視發展學生‘抽象與概括、分析與綜合、推理與判斷’等科學思維能力”。為了制訂我國物理高考命題依據《物理高考大綱》,全國高考物理學科委員會征求了有關專家的意見,分析了物理課程在整個中學課程中的地位,在比較各學科的特點及其對學生素質和能力發展主要貢獻的基礎上,根據物理學科的特點和需要,從中學物理教學和高考命題的實踐經驗出發,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、應用數學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,新課程物理學科高考考查的能力除了這五個方面的能力要求外,筆者認為還應增加對自主學習能力的要求,因為自主學習能力既是學生個體發展的需要,也是學生應對現代社會和未來發展的需要。高中物理的自主學習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,自主進行科學探究,獲取新知識,并解決相關的物理問題;二是能關注、了解對科學、技術和社會發展有重大影響和意義的物理學新進展以及物理學發展史上的重要事件;三是能從所提供的新材料中獲取有關的物理學信息,并運用這些信息,結合已有的知識解決新情境中的物理學問題。

　　三、高中物理學科能力培養的實踐和探討

　　就當前高中物理教學的實際來看,在一般能力中要特別注意思維能力的培養,而在特殊能力中則應著重培養實驗能力。下面結合高中物理教學實踐,對學生思維和探究能力的培養作幾點探討。

　　1.培養學生的科學思維能力

　　思維是從事物的感性認識上升到理性認識的加工整理過程。沒有思維就不可能產生認識上的質的飛躍,也就不可能完成對客觀世界的完整認識。麥克斯韋方程就是思維突破的光輝范例�？梢哉f思維能力是智力的核心,其具體要求為:“要通過概念的形成、規律的得出、模型的建立、知識的應用等,培養學生抽象和概括、分析和綜合、推理和判斷等思維能力以及科學的語言文字表達能力。”學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,逐步發展提高的。因此,在教學中要遵循學生思維發展的這些特點,采取有效措施促進學生思維能力的發展。

　�、僬n堂教學結構要優化設計

　　在教學中,要努力創造條件,優化課堂教學結構,采用啟發式教學。啟發式教學的高中物理課堂教學過程通常是這樣:先讓學生通過眼、耳、口、手、腦等多種器官參加活動以獲取豐富的感性材料,為思維準備良好的基礎,同時遵循從已知到未知,從直觀到抽象,由淺入深、由表及里的教學原則,提出一些富有啟發性的、有一定難度的,但又是學生力所能及的問題進行設疑引學,然后再引導學生分析推理,辨疑解難,使認識上升到理性階段。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,引導學生掌握分析問題的途徑、方法和步驟,從而培養學生思維的邏輯性、嚴密性和靈活性。在學生理性認識建立以后,接下來要做釋疑反饋這項工作,即要引導學生把知識用于實踐,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思維的題目讓學生訓練,題目的類型要多樣化,如描述、論證、實驗、推理、討論等等。上述教學過程可通過圖1的啟發式教學因素圖得到反映。

　　啟發式教學因素圖中的設疑引學,即新課引入、激發學習興趣這個教學環節我們要尤其重視設計。因為能力和愛好往往是彼此吻合,一起發展的。如果一個學生對某門學科或某項活動形成了強烈的、穩定的愛好,一般來說,在這個學生身上必然具有與那門學科或活動有關的能力。因此,學生的一種強烈的愛好,可以作為正在形成某種能力的標志。

　　②引導學生經�？偨Y解題方法

　　解題方法是對平時解題經驗的一種歸納、提高,這種經常性的方法總結可極大地提高學生分析和解決問題的能力,培養他們的創造意識,訓練科學思維的廣闊性、深刻性和邏輯性。

　　以“電磁感應力電綜合問題”的復習為例。

　　在復習《電磁感應》一章時,電磁感應綜合問題(與力、電綜合)是本章核心內容,也是一個難點,教師可引導學生總結如下解題方法:

　　(i)動態分析求電磁感應現象中收尾速度v分析思路(如圖2所示)。

　　物理模型:

　　穩定時:加速度a=0

　　再舉例分析,如圖3所示:

　　電磁感應的力電綜合問題一方面要考慮電磁學中的有關規律,如閉合電路歐姆定律、楞次定律、法拉第電磁感應定律、左右手定則、安培力的計算公式等;另一方面還要考慮力學中的有關規律,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、動量和功能三大物理求解方法)。需要學生有較強的將電磁學與力學知識綜合起來應用的科學思維能力,特別還要注意上述兩種常見問題的分析:動態分析求電磁感應現象中收尾速度v以及求電磁感應現象中產生的電能,教師引導學生總結解題方法,對學生滲透和培養物理問題動態分析的思維方法和功能轉換的物理思想,使學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,從而提高學生的抽象與概括、分析與綜合、推理與判斷等科學思維能力。

　　2.培養學生的實驗與探究能力

　　物理學是一門以實驗為基礎的自然科學,物理學的概念和規律必須通過實驗才能形成和建立,物理學的理論假設也必須通過實驗來驗證。實驗是研究物理學及其他自然科學的一種基本方法。學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、實驗數據處理能力以及設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,創新實驗將是今后高考物理實驗命題的熱點,在平時教學中要特別注意培養學生的實驗與探究能力。

　�、倬�心創設實驗問題情境,培養實驗分析能力

　　要精心創設好實驗的問題情境,實驗問題要由淺入深,環環相扣。

　　以“功的原理”的實驗探究為例。

　　平時生產生活中大量使用簡單機械,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生認識這一問題的突破口。我們可以在課堂上做分組實驗,在問題的引導下進行探究,可以用列表法分析問題。

　　結合表1創設以下問題:

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

　　問題2:比較D5與D6,發現使用機械不能省功,反而費功,引發學生思考這是為什么?

　　問題3:引發學生合理猜想,對于機械來說,一般情況下,動力功應等于有用功加上額外功,故費功。

　　上述實驗要達到讓學生理解機械功的原理,進而認識使用機械的目的。在這一教學過程中,教師通過問題的創設引導學生進行數據的比較,揭示事物的本質規律,這正是科學探究所強調的培養學生發現問題并分析論證的能力。②注重實驗規律建構過程,培養實驗探究能力

　　科學家科學探究的方法一般是“提出假設—數學推理—實驗驗證—合理外推”。一個相對復雜的探究實驗,可設置分解成若干個小問題,注意這些小問題要在教師的引導下,探究完成一個之后再分析下一個,有步驟地進行,而不應把問題全拋出來,甚至只是提供器材讓學生去探究。物理教學中應注意滲透科學研究方法,同時也應進行學法指導。

　　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的難點。

　　首先,學生分組活動: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,引導學生親自操作并觀察到奇妙的現象:在磁場中鋁箔彎曲。這很好地激發了學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系呢?

　　問題2:既然找到了三者之間的關系,我們能否找到確定安培力方向的方法?

　　經過前人的大量研究,總結出一個簡單的判斷方法,就是左手定則。

　　本案例注重建構實驗規律的認識過程,要求學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條件,這對培養學生的探究意識和探究能力,激發學生的好奇心和求知欲,逐步培養學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,教學中還須結合隨堂練習使學生熟練掌握。教師還應當強調,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識。另外,還需強調用左手定則確定I、B、F方向的關系時,I和B是因,F是果,無論所求的是哪個量的方向,這個因果關系是確定的。這對學過右手定則后解決綜合問題,確定究竟應該用左手定則還是用右手定則,是很重要的。最后,教學中還應介紹電流表的基本結構和原理,目的在于使學生了解安培力是如何在電流表中得到應用的,以培養他們運用所學知識解決實際問題的意識和能力。

　�、鄞竽懜倪M傳統實驗方案,培養實驗創新能力

　　麥克斯韋曾經說過:實驗的教育價值常常與儀器的復雜程度成反比。自制儀器常出故障,卻有許多優越之處,其中最重要的一點是,學生們敢于拆卸它、修理它,因為它是學生自己制作的。經過改進的實驗,常常新穎、創新性強、實驗功能突出、實用性強,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,再分組實驗讓學生切身感知安培力,為后面學生探究安培力大小時明確如何改變線圈中的電流大小、處在磁場中的導線長度和磁感應強度做了很好的鋪墊,這樣學生就能較順利地回答出如何改變這三個影響因素,產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的第三個環節中,對安培力大小進行定量實驗探究的同時,可結合下列表2至表4實驗數據的記錄,引導學生分析與討論,得出實驗結論。

　　該教學設計最大的巧妙之處是關于探究安培力大小的實驗設計,突破了定性研究的傳統處理方式,利用彈簧秤受力的變化,讓學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調零消除線圈重力對研究過程的影響以使讀數測量更直接,線圈上有抽頭可以改變匝數(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時對彈簧秤調零,這個自制線圈的設計對實驗成功起了關鍵作用。

　　在本案例教學中,通過自制教具、改進傳統實驗方案的實驗探究,使學生進一步定量地了解磁場對電流的作用力大小跟電流的大小、導線在磁場中的長度以及磁場強弱的關系。在教學中應注意:①在探究安培力與哪些因素有關時,要讓學生充分活動,要有意識地引導學生注意: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,觀察實驗現象,歸納實驗結果,培養他們的觀察能力和由實驗現象總結出物理規律的能力。②培養學生利用控制變量法總結歸納物理規律的能力,并讓學生體會到控制變量法在科學研究中的作用。