物理教學(xué)思維能力研究論文

1、物理教學(xué)思維能力研究論文 教學(xué)必須為“四化”建設(shè)的需要服務(wù)，在使學(xué)生掌握必需的知識的基礎(chǔ)上，開發(fā)他們的智力，培養(yǎng)他們的能力。什么是能力？什么是智力？高中物理都要培養(yǎng)什么能力？主要應(yīng)培養(yǎng)什么能力？成為人們關(guān)注的問題。 按照心理學(xué)的觀點(diǎn)。“能力是順利地完成某種活動的個性心理特征。”而智力是“在各個人身上經(jīng)常地、穩(wěn)定地表現(xiàn)出來的認(rèn)知特點(diǎn)，就是認(rèn)識能力或認(rèn)知能力。”智力的核心是思維能力，而思維的核心形態(tài)是抽象邏輯思維（包括形式邏輯思維和辯證邏輯思維）。按照思維結(jié)構(gòu)的發(fā)展階段來看，抽象邏輯思維是發(fā)展的最后階段，這個階段又可分為初步邏輯思維，經(jīng)驗型邏輯思維和理論型邏輯思維（包括辯證思維）。顯然，培養(yǎng)思維能

2、力，特別是抽象邏輯思維能力是開發(fā)智力的關(guān)鍵。 在高中物理教學(xué)中以提高學(xué)生抽象邏輯思維能力，特別是理論型邏輯思維能力，是需要也是可能的。 首先，高中生無論是升學(xué)還是就業(yè)，隨著現(xiàn)代化建設(shè)的深入開展，再學(xué)習(xí)乃至終身學(xué)習(xí)，更需要的是抽象邏輯思維。同時，高中物理是一門嚴(yán)密的、有著公理化邏輯體系的科學(xué)理論，對于高中學(xué)生抽象邏輯思維能力的要求，較初中物理有了一個很大的飛躍，這就是當(dāng)前所謂初、高中物理“臺階問題”的實質(zhì)。另外，從高中學(xué)生心理的年齡特征來看，從初二年級開始的抽象邏輯思維由經(jīng)驗型向理論型水平的轉(zhuǎn)化，在高二年級將初步完成，這意味著他們思維趨向成熟，可塑性將變小。因此，在高中一、二年級不失時機(jī)地提高學(xué)

3、生抽象邏輯思維能力，以順利地完成從經(jīng)驗型向理論型水平的轉(zhuǎn)化是必需的。 其次，從生理上看學(xué)生在16歲時已能完成人腦總重量的96%的發(fā)育過程，有了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。在心理上，從初二開始了向理論型抽象邏輯思維水平的轉(zhuǎn)化，也有了一定的思維能力的基礎(chǔ)。同時，經(jīng)過初中階段的學(xué)習(xí)，他們在語言、文字、數(shù)學(xué)物理等各方面都有了必要的知識基礎(chǔ)，為在高中著重提高抽象邏輯思維能力提供了可能。 廣大教師的實踐也證明:凡是抽象邏輯思維能力較強(qiáng)的學(xué)生，其他方面的能力都比較強(qiáng)。 因此，高中物理教改也應(yīng)把提高學(xué)生擔(dān)負(fù)邏輯思維能力放在首位。 高中物理教學(xué)如何提高學(xué)生的抽象邏輯思維能力呢？ 就思維發(fā)展來說，學(xué)生“在活動中產(chǎn)生的新需要和

4、原有思維結(jié)構(gòu)之間的矛盾，這是思維活動的內(nèi)因或內(nèi)部矛盾，也就是思維發(fā)展的動力?！杯h(huán)境和教育只是學(xué)生思維發(fā)展的外因。作為中學(xué)生，其主導(dǎo)活動是學(xué)習(xí)。而學(xué)習(xí)是在教師指導(dǎo)下有目的、有計劃、有系統(tǒng)的掌握知識技能和行為規(guī)范的活動，是一種社會義務(wù)，從某種意義來說，還帶有一定的強(qiáng)制性。它對學(xué)生思維發(fā)展起著主導(dǎo)作用。主要表現(xiàn)在學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)動機(jī)和學(xué)習(xí)興趣對思維發(fā)展的影響上，即學(xué)習(xí)內(nèi)容的變化，學(xué)習(xí)動機(jī)的發(fā)展和學(xué)習(xí)興趣的增進(jìn)，直接推動著學(xué)生思維的發(fā)展。學(xué)生思維發(fā)展的過程包含著“量變”和“質(zhì)變”兩個方面。學(xué)生知識的領(lǐng)會和積累，技能的掌握是思維發(fā)展的“量變”過程；而在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)的智力或思維的比較明顯的、穩(wěn)定的發(fā)展，則是

5、心理發(fā)展的“質(zhì)變”。教師的責(zé)任就是要以學(xué)習(xí)的難度為依據(jù)，安排適當(dāng)教材，選好教法，以適合他們原有的心理水平并能引起他們的學(xué)習(xí)需要，成為積極思考和促使思維發(fā)展的內(nèi)部矛盾。創(chuàng)造條件促進(jìn)思維發(fā)展中的“量變”和“質(zhì)變”過程。應(yīng)該看到，這兩個過程是緊密聯(lián)系的，缺一不可的。教育并不能立刻直接地引起學(xué)生思維的發(fā)展，它必須以學(xué)生對知識的領(lǐng)會和掌握技能為中間環(huán)節(jié)。而智力、思維的發(fā)展又是在掌握和運(yùn)用知識、技能的過程中才能完成的。沒有這個“中介”，智力、思維是無法得到發(fā)展的。但是教師教學(xué)的著重點(diǎn)應(yīng)是通過運(yùn)用知識武裝學(xué)生的頭腦，同時給予他們方法，引導(dǎo)他們有的放矢地進(jìn)行適當(dāng)?shù)木毩?xí)，促進(jìn)他們的思維或智力盡快地提高和發(fā)展，不

6、斷地發(fā)生“質(zhì)”的變化。這也就是學(xué)生思維結(jié)構(gòu)的“質(zhì)變”過程或稱“內(nèi)化”過程。 具體到教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的智力，特別是思維能力這個問題上，我國一些心理學(xué)家經(jīng)過研究與實踐，提出了“培養(yǎng)思維品質(zhì)是發(fā)展思維能力的突破點(diǎn)，是提高教育質(zhì)量的好途徑”的觀點(diǎn)，并在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中取得了良好的效果。這是因為智力是存在層次的，它是由人的思維的個性差異確定的，這種差異體現(xiàn)為個體思維品質(zhì)，包括敏捷性、靈活性、深刻性、獨(dú)創(chuàng)性、批判性五方面。它也是思維能力的表現(xiàn)形式。因而由此可確定思維能力的差異；思維品質(zhì)的客觀指標(biāo)是容易確定的，使定量研究成為可能；研究思維品質(zhì)的發(fā)展與培養(yǎng)，有利于克服傳統(tǒng)教學(xué)的一些弊病，并對之實施改革；思維品

7、質(zhì)的發(fā)展水平是智力正常、超常或低常的標(biāo)志。其中思維的深刻性，思維活動的抽象程度和邏輯水平，以及思維活動的廣度、深度和難度是一切思維品質(zhì)的基礎(chǔ)。 就思維結(jié)構(gòu)來說，皮亞杰提出了“發(fā)生認(rèn)識論”，強(qiáng)調(diào)“圖式”概念。他的心理學(xué)思想中有著豐富的辯證法思想。他認(rèn)為“圖式”即心理或思維結(jié)構(gòu)，“圖式”經(jīng)過“同化”、“順應(yīng)”和“平衡”，構(gòu)成新的“圖式”，不斷發(fā)展變化，不僅有量變，也有質(zhì)變的思想是可取的。其中“同化”是圖式的量的變化，“順應(yīng)”是圖式的質(zhì)的變化。 任何一間科學(xué)都是由基本概念、基本規(guī)律、基本方法等組成的。概念、規(guī)律、方法等是相互聯(lián)系的；不同的概念、規(guī)律、方法之間也是相互聯(lián)系的，從而形成了該門科學(xué)的知識和

8、邏輯結(jié)構(gòu)。當(dāng)然這種結(jié)構(gòu)也在變化和發(fā)展著。應(yīng)該說，人的思維結(jié)構(gòu)和各門科學(xué)的知識、邏輯結(jié)構(gòu)都是人們對客觀現(xiàn)實世界的反映，是緊密聯(lián)系的。因此，從教學(xué)必須發(fā)展學(xué)生思維能力上來說，正如杰羅姆s布魯納所說:“不論我們選教什么學(xué)科，務(wù)必使學(xué)生理解該學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)?！边@也符合現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)（控制論、信息論、系統(tǒng)論）的觀點(diǎn)，系統(tǒng)科學(xué)認(rèn)為結(jié)構(gòu)與功能是對立的統(tǒng)一。不掌握學(xué)科結(jié)構(gòu)，就難以發(fā)揮該學(xué)科的功能。不僅如此，還認(rèn)為任何系統(tǒng)都是有結(jié)構(gòu)的，系統(tǒng)整體的功能不等于各孤立部分功能之和。而是等于各孤立部分功能的總和加上各部分相互聯(lián)系形成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的功能。數(shù)理學(xué)科更是如此。布魯納寫道:”制訂物理學(xué)和數(shù)學(xué)課程的科學(xué)家們已經(jīng)非常留意

9、教授這些學(xué)科的結(jié)構(gòu)問題，他們早期的成功，可能就由于對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)調(diào)。他們強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)，刺激了研究學(xué)習(xí)過程的人?！笨梢?，教育學(xué)家、心理學(xué)家們強(qiáng)調(diào)“結(jié)構(gòu)的重要性”是受到物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家的影響，特別應(yīng)提到的是愛因斯坦的重大影響。愛因斯坦強(qiáng)調(diào)指出:“科學(xué)力求理解感性知覺材料之間的關(guān)系，也就是用概念來建立一種邏輯結(jié)構(gòu)，使這些關(guān)系作為邏輯結(jié)果而納入這樣的邏輯結(jié)構(gòu)?！边€指出:“科學(xué)是這樣一種企圖，它要把我們雜亂無章的感覺經(jīng)驗同一種邏輯上貫徹一致的思想體系對應(yīng)起來。在這種體系中，單個經(jīng)驗同理論結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系，必須便所得到的對應(yīng)是唯一的，并且是令人信服的。”由此可見，無論是物理學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，還是現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)和現(xiàn)代系統(tǒng)

10、科學(xué)的研究成果都強(qiáng)調(diào)了“結(jié)構(gòu)的重要性”。高中物理教改，必須從本學(xué)科的特點(diǎn)出發(fā)，以辯證唯物主義觀點(diǎn)和歷史唯物主義觀點(diǎn)為指導(dǎo)，以心理學(xué)特別是現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的科學(xué)成果為理論依據(jù)，以現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)為方法論的依據(jù)來進(jìn)行。由此必須對物理的教材、教法進(jìn)行新的處理，必須建立起一套有效的檢測、評價系統(tǒng)，對教學(xué)過程進(jìn)行有效的控制。就此想談幾點(diǎn)粗淺的看法. 一、關(guān)于教材 前述。由于“結(jié)構(gòu)的重要性”，必須要求有一套與之相適應(yīng)的教材。目前，在物理教學(xué)大綱規(guī)定的范圍內(nèi)，可以對現(xiàn)行物理教材進(jìn)行一番加工改造，突出結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)對抽象思維能力的培養(yǎng)。為此: 1.建立高中物理的整體的知識和邏輯的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)；同時建立各部分（力學(xué)、熱學(xué)和

11、分子物理學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理等）的子結(jié)構(gòu)和子系統(tǒng)；以及各章、節(jié)的結(jié)構(gòu)。并與學(xué)生的認(rèn)知過程相適應(yīng)。 2.實驗應(yīng)包含在上述系統(tǒng)中，構(gòu)成不可少的組成部分。同時應(yīng)強(qiáng)調(diào)通過實驗培養(yǎng)學(xué)生抽象邏輯思維的能力。改變傳統(tǒng)的認(rèn)為觀察和實驗是不依賴于理論的觀點(diǎn)，改變那種認(rèn)為實驗方法的本質(zhì)是完全離開理性的體系，單純起著事實的裁判作用的觀點(diǎn)。大家都知道，隨著實驗研究對象遠(yuǎn)離人們直觀經(jīng)驗的領(lǐng)域，特別是現(xiàn)代物理學(xué)實驗的發(fā)展，使人們愈來愈認(rèn)識到實驗與觀察依賴于理論，實驗所獲得的認(rèn)識實際上受制于儀器和實驗設(shè)計中所包含的假設(shè)，是不可能擺脫理性思維的指導(dǎo)的。 尤其是高中物理。由于實驗設(shè)備的限制，學(xué)生又沒有誤差理論的系統(tǒng)知識，

12、往往對于實驗原理、實驗得到的數(shù)值（哪怕是不準(zhǔn)的）都抱著輕視的態(tài)度，而集注意力于操作上，這對于培養(yǎng)和提高學(xué)生抽象思維能力是不利的。為此，高中物理實驗的重點(diǎn)，應(yīng)放在實驗的設(shè)計思想，儀器的原理以及在中學(xué)儀器條件下對實驗數(shù)據(jù)的認(rèn)識和處理上，而不應(yīng)僅僅停留在操作和觀察上。 3.例題和習(xí)題的配制應(yīng)包含在上述系統(tǒng)中，構(gòu)成不可少的組成部分。教學(xué)中最重要的任務(wù)是概念的形成和問題的解決。概念不僅是學(xué)科結(jié)構(gòu)的最基本的要素，是“框架”的“交結(jié)點(diǎn)”，而且是思維的“細(xì)胞”。而問題的解決，即應(yīng)用，正是結(jié)構(gòu)中各部分之間聯(lián)系的建立以及結(jié)構(gòu)的發(fā)展所必需經(jīng)過的階段。這也就是思維的過程。統(tǒng)計表明，僅就中學(xué)生而言，掌握歸納推理的水平略

13、優(yōu)于掌握演繹推理的水平。實踐中，我們也常常發(fā)現(xiàn)就多數(shù)學(xué)生而言，從自然現(xiàn)象和實驗歸納出概念和規(guī)律，學(xué)生掌握較好，而運(yùn)用概念和規(guī)律去解決問題則困難較大。這是由于演繹推理較之歸納推理可以通過更多種形式來表現(xiàn)，掌握起來也復(fù)雜些，因此，就需要有意識的多加指導(dǎo)和訓(xùn)練。按照提高抽象邏輯思維能力的要求編寫例題和習(xí)題，并加以適合的配量。這與“題海戰(zhàn)術(shù)”是有本質(zhì)區(qū)別的。當(dāng)前，好的例題和習(xí)題（指符合我們這種要求的）不是太多而是太少了。人工智能的主要奠基人之一，HA西蒙說得好：“如果我們觀察一些好學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，特別是在數(shù)理課程中，或者其他一些需要發(fā)展解題技巧的課程中，我們看到學(xué)習(xí)所得大多來自解答每章后面的習(xí)題的活動

14、或者學(xué)習(xí)課本中已經(jīng)解出的例題的活動。有一種編制人工智能學(xué)習(xí)程序的方法就是試圖模擬這樣一類過程?！边@對我們不無啟發(fā)。 4.關(guān)于物理學(xué)史的教育，也應(yīng)從有利于培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力加以組織。大家知道，從物理學(xué)發(fā)展史來看，“結(jié)構(gòu)”是隨著物理思想和對物理概念的理解更加深化而發(fā)展的，不是一成不變的。適當(dāng)?shù)亍⑼暾貒@某一部分物理知識（如力學(xué)）介紹這種發(fā)展，較之分散地介紹某一部分歷史事實，更有利于學(xué)生思維的發(fā)展。 二、關(guān)于教法 1.從有利于提高學(xué)生抽象邏輯思維能力出發(fā)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性、方向性，應(yīng)該讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)過程、思維過程、思維的形式和方法，以調(diào)動其自覺、主動性。只有自覺地遵循思維規(guī)律來進(jìn)行思維，才能使概

15、念明確、判斷恰當(dāng)、推理合理、論證得法，具有抽象邏輯性，培養(yǎng)出深刻性的思維品質(zhì)。這是一切思維品質(zhì)的基礎(chǔ)。 2.按現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的觀點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)的實質(zhì)就是前述認(rèn)知結(jié)構(gòu)的“同化”和“順應(yīng)”的過程。學(xué)習(xí)的類型主要是“意義學(xué)習(xí)”，即在良好的教學(xué)條件下，學(xué)生理解符號所代表的知識，并能融會貫通，發(fā)展了智力，提高了能力。其實質(zhì)是符號所代表的新知識與學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)建立了非人為的實質(zhì)性聯(lián)系。這是最有價值的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)進(jìn)行的方式主要是“接受學(xué)習(xí)”，即要學(xué)習(xí)的全部內(nèi)容都是以定論的形式呈獻(xiàn)給學(xué)生，然后讓學(xué)生加以“內(nèi)化”（即與原有知識有機(jī)結(jié)合），大量的知識和材料都要靠此獲得。 從這一點(diǎn)來看，班級授課，以課堂教學(xué)為主

16、的教學(xué)形式?jīng)]有改變。具體的課堂組織形式可以各人不同。但從著重思維能力的培養(yǎng)上看，似應(yīng)更重視每學(xué)期一部分“結(jié)構(gòu)”建立開始的緒言課，結(jié)束時的復(fù)習(xí)課。以及對實驗課和習(xí)題課有關(guān)思維方法和物理方法的指導(dǎo)。以與教材處理的原則一致。 3.因材施教，開展課外活動，培養(yǎng)一些優(yōu)秀學(xué)生。便他們不受思維定式的約束。大力培養(yǎng)他們的直覺思維和創(chuàng)造性思維。直覺思維是創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ)。強(qiáng)調(diào)直覺思維是愛因斯坦科學(xué)觀的一個重要特征。他說:“物理學(xué)家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律，由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來。要得到這些定律，并沒有邏輯的道路:只有通過那以對經(jīng)驗共鳴的理解為依據(jù)的直覺，才能得到這些定律?！碧剿骶偷糜?/p>

17、直覺思維:整體的、跳躍的、猜測的，以知識結(jié)構(gòu)為根據(jù)的直接而迅速的認(rèn)識。 同時，我們對于學(xué)習(xí)物理有困難的學(xué)生，則應(yīng)加強(qiáng)課外輔導(dǎo)，消除他們心理上，思維上的障礙，以適應(yīng)面對大多數(shù)學(xué)生進(jìn)行的課堂教學(xué)。 三、關(guān)于教學(xué)過程的控制和評價是仍需研究的，在此只提出一點(diǎn)線索 1.思維的智力品質(zhì)研究是有客觀指標(biāo)的。我國一些心理學(xué)家，所進(jìn)行的小學(xué)數(shù)學(xué)教改試驗，即運(yùn)用這一套指標(biāo)。詳情請見思維發(fā)展心理學(xué)朱智賢、林崇德著。 2.教學(xué)過程離不開信息的傳遞，因此也是可以量化的。現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的“產(chǎn)生式”理論，從信息加工的角度，把人的短時記憶的最小單位定為“組塊”，多大是一個組塊，不是固定不變的。一個數(shù)字、字、詞、

18、符號、成語、短語等都可以是一個組塊。它的存貯時間需要0.5秒，而轉(zhuǎn)化為長時記憶至少需8秒。掌握物理學(xué)科，首先要懂得物理語言，大腦中要有一套物理符號系統(tǒng)。即在長時記憶中要存貯一定數(shù)量的組塊（信息）。僅有組塊還不夠，還必須把組塊組成若干程序，形成產(chǎn)生式系統(tǒng)。一個產(chǎn)生式包括兩部分:條件和動作。一定條件做出一定動作就是一個產(chǎn)生式。如:一個公式，一個定理就是一個產(chǎn)生式。組塊必須按產(chǎn)生式組合才有意義，二者不可截然分開。普通教科書一章所傳授的知識約有十幾個產(chǎn)生式。掌握一間課程等于掌握幾百個產(chǎn)生式。而獲得物理學(xué)科那樣的專業(yè)能力，就得掌握幾千或幾萬個產(chǎn)生式。從時間上講，一天學(xué)習(xí)5小時，1小時可以學(xué)習(xí)420組塊，