培养学生思维能力和自学能力.docx

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培养学生思维能力和自学能力

培养学生思维能力和自学能力

一、明确中学物理教学的目的和任务

在提高教学质量的许多因素中，正确的教育思想是首位的．而明确学科教学的目的和任务，弄清学科教学与贯彻教育方针之间关系，又是确立正确的教育思想的基础．否则，讲教学质量，就没有正确的标准；讲改革，就没有正确的方向；讲提高，就没有正确的途径．如何正确认识中学物理教学的目的和任务，主要有下面两个方面的问题：

（一）当前学科教学中的几个倾向性问题

１．只重视应试能力的提高，而忽视人的基本的素质的提高．初中对着升高中考试,高中对着升大学考试,考什么教什么，怎么考，怎么教.即使一所学校只有极少数人能升学,但教学计划仍按照升学的要求安排．尤其到了毕业年级，从教学内容到形式，几乎完全成了应试性教学，教师与学生，都成了考试的“奴隶”．物理教学是一门应用性很强的学科，联系实际广泛，但在应试教学的思想指导下，现在比任何时 候都脱离实际．这种状况若不改变，我国中学生素质的全面提高是不可能的．

２．只重视文化学科成绩的提高，而忽视学生的全面发展

现在各门学科都要求增加课时，减少了学生必要的文化娱乐和体育活动的时间;大量的作业,过多的考试,占用学生节假日补课,寒暑假作业超过平时．这样做的结果，使学生学习负担过重，长期处于过度紧张而又被动的状态；各学科间不是有机配合，而是互争时间，相互干扰．

３．只重视知识教学，而忽视学生非智力因素的发展

教学是一个特殊的认识活动，特别是中小学阶段，学生的学习效果，不仅决定于他们的智力因素发展状态，更决定于他们的思想、情感　、动机和意志等方面的非智力因素发展情况．忽视非智力因素的教学，是不会成功的．

上述这些问题的核心，是如何正确认识提高教学质量和提高升学率的关系．

 教育作为一种社会现象,无疑会受到各种社会因素的制约.在我国，当前基础教育的升学压力特别严重，加上升学制度的不完善，加剧了基础教育的畸形发展，但关键，还在于我们如何正确认识这个问题．我们国家之所以要发展教育事业,包括中小学教育,其根本目的是要提高民族素质,为国家培养出大批四化建设所需要的有用人才,其中应该包括升学的和未升学但已经达到毕业标准的学生．现在有些人，把升学率作为衡量教育质量的唯一标准，认为升了学的是成功者，未能升学的就是失败者，这种认识并不会面，也不符合实际．因为学生的基础不同，学校的生源不同，升学率并不能完全代表学校的工作成绩．由于升学制度等原因，提高教育质量和提高升学率也度不完全一致．例如高中的物理教学，若单纯从提高升学率来说，应集中力量加强解题训练，不必注意联系实际，培养动手能力．实验题占分不多，也不可能普遍考查实验操作．原子物理部分占分也不多，删去不教，从力学、电学那里补回来．再扩大来说，高考不考的何必教，这些不都是“无用功”吗？

甚至德育、体育，何必花那么多力气抓呢？

已没有那么多时间和精力顾得上了，只要暂时过得去就行．至于学习负担过重，影响健康，那就更无法顾及了，你要考上大学，就非通过这一关不可．所有这些做法，在一些同志看来，对提高升学率是必要的，一时也会得到相当多的学生和家长的赞同．但是这种做法，对学生今后成才是极为不利的．有些“功”，对成才来说并非是“无用功”，而是“有用功”．作为一个教师，应该怎样认识自己对国家、对社会应尽的责任呢？

如果我们的认识不能比一般学生和家长看得远一些，我们又怎么能担负起教育下一代人的历史重任呢？

教育是一种未来的事业,今天十五六岁的年轻人,当他们成才时，已进入２１世纪,他们要为我们的国家工作几十年.今天的教育，不仅要看到当前的需要，还要看到未来的需要，要为他们今后几十年的工作和学习，打下良好的基础，这就是基础教育的根本任务．其实，要从德智体几个方面全面提高学生的素质，为他们打好终生受益的基础，比单纯提高一点升学率困难得多．一所学校办得好不好，一个教师工作得好不好，决不是仅用每年高考的成绩所能衡量的，而应该看他培养出来的学生，能否经得起长期社会的实践的考验，为人民作出应有的贡献．1980年，我有一个学生，是物理课的代表，毕业后考上了中国科技大学，由于长期紧张的中学学习生活，患了精神衰弱症，开始休息了半年，一年后因服药过量而亡．我的学生，如此年轻，尚未成才，就过早离开了人世．面对这个严酷的现实，作为他的教师，能说已对他尽到了自己的责任吗？

我为此心中万分内疚．所以我认为，一所学校升学率高一点，并不是坏事，但是决不能因此而简单地认为中学教育的任务就是为升学服务，甚至严重违背教育规律办学．我们应该加强教育科学的研究，从造就现代社会所需要的人才出发，努力探索培养德智体全面发展的，既有必要的文化基础，又有鲜明的个性特长的人才规律．对今天的每一项措施，不仅要看到对当前所起的作用，更要看到若干年后所产生的问题．今天教育质量的高低，不仅关系到一个学生、一个家庭的问题，更关系到一代人的成长，几十年后国家的面貌．

（二）中学物理教学的目的和任务

上面从宏观角度,谈了学科教学与贯彻教育方针的关系,还不能说是物理教学的特殊性,但是可以使我们从更大的范围,更高的高度去认识学科教学的根本任务．本来就是先确定教育的总方针、培养目标，然后才进而制定课程计划．各学科教学必须以总的方针为指导，并保证教育方针的实施．方针的贯彻，不只是学校领导的事，或只和班主任工作有关，同样也应该是全体任课教师的任务．那么，作为物理学科，如何明确自身的教学目的和任务呢？

我认为，主要有以下三个方面：

１．要使学生比较系统地掌握学习现代科学技术和从事社会主义建设所需要的物理基础知识这就要明确教育的继承性.所谓教育的继承性,是指人类几千年的文化遗产,主要是依靠教育来延续的．没有教育，就不可能有人类文明的连续发展．离开了对过去科学成就的继承，也就谈不上发展和创新．而这种继承性，主要表现在以学习间接经验为主，学习系统的基础理论为主．因为科学的理论，是对客观世界的本质的全面的认识，对客观世界规律性的认识．只有掌握了最基本的理论，才能从根本上提高人们解决实际问题的能力．

２．重视发展学生的智力

 所谓智力，主要是指人的认识方面的能力，它是各种认识能力的综合,主要包括观察能力,实验操作能力、思维能力、想象能力和记忆能力等．教学的根本任务是教会学生如何学习．只会传播真理的还不能算好教师，只有在传播真理的同时，又能传播发现真理方法的才是好教师．因此，发展学生的智力，是物理教学的重要任务之一．教育心理学认为,能力是一种个性心理特征,它是以一贯性和稳固性为主要特点的.人们的认识越具有概括性,正迁移的可能性就越大．实践证明，具体的知识总是有局限性的，而能力往往具有更大的普遍性．如观察能力、思维能力、自学能力等，都是跨越学科界线而存在的，它们都具有发生广泛迁移的可能性．在教学中，应该充分利用迁移规律，自觉地揭露学习对象的智力因素，把知识技能的传授和能力的培养统一于教学全过程．从教材的编写和使用、实验的安排、例题习题的选编、教学目的确定、教学方法的选择，以及考核评价等各个教学环节，都要体现知识技能传授和智能发展的结合．

３．提高学生的思想品质

学生的思想品质,包括正确的政治方向,爱国主义情操，正确的学习动力,辩证唯物主义世界观,以及科学态度等方面．应该看到，对前人的科学结论的继承，是人类社会文明得以延续发展的重要基础．但是，教育的继承性，要远比这种仅对知识技能的继承丰富得多，它同时也应该包括对发展过程、科学方法，以及科学态度的继承，即对人类一切优秀品质的继承．我们不仅要看到前人的科学结论，对于后人创造发展所起的巨大作用，而且还要看到前人在成功和失败中，曾经使用过的一些科学方法，他们对科学真理的执着追求的信念和百折不挠的坚强意志，对人类社会的发展所起的巨大影响．

总之，我认为，中学物理教学应该把传授系统的知识技能、发展人的智力和提高人的思想品质这几个方面统一起来，作为自己学科教学的基本任务．

二、物理思维的特点

无论是物理概念的形成,还是物理规律的抽象,都必须经过人的思维加工过程.如果说,知觉只是人对个别事物的外部的表面的反映，那么思维，就是对个别事物的一般、偶然中的必然反映．有些学生到了高中阶段，学习比以前更加努力，但是感到困难反而更多了，特别觉得物理难学．其中一个很重要的原因，是学习内容理性要求提高了，相应地对学生的思维能力的要求也提高了．但是有些学生，往往还停留在知觉阶段．学一个概念，只知道背熟它的定义；做一个实验，只知道怎么做，而不知道为什么要这样做；做一道习题，只知道这道题的具体解法，而不知道从整体上去掌握解决物理问题的思维方法．为了提高物理思维能力，就要研究物理思维本身的特点．物理思维，有与一般思维的共同之处，也有其自身的特点．其主要思维方法有以下几种：

（一）建立理想模型

物理学是一门研究物质最普遍的,最基本的运动形式的自然科学,所有的自然现象,都不是孤立的.这种事物之间复杂的相互联系，一方面反映了必然联系的规律性，同时又存在着许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性．例如，关于物体的机械运动，实际的运动往往是非常复杂，不可能有单纯的直线运动、匀速运动、圆周运动．为了使研究变为可能和简化，常采取先忽略某些次要因素，把问题理想化的方法．如引入匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动和简谐振动等理想化的运动，这就是建立理想模型，然后在一定条件下，用于处理某些实际问题．这种思维方法，遍及物理学的各个部分．在力学中，还有质点、刚体、光滑面、弹性碰撞等；热学中有理想气体、绝热过程等；在电学中有点电荷、匀强电场、匀强磁场、正弦交流电等；在光学中有薄透镜、均匀媒质等．此外，如分子模型、电子模型、原子模型、光子模型等，都是人类在一定的认识阶段提出的理想模型．它们的建立，推动着物理学的发展，而物理学的发展，又不断地改造着这些模型本身．

（二）假设的验证

所谓假设,是指人们在研究某一个问题时,根据现有的论据（包括实验），提出的一种推断认识，但这种认识并不是确定的，可能正确，也可能不正确．因此，凡假设都必须进一步经过验证才能成立，它只是人们在研究问题中的一种思维方法．这种思维方法，主要具有下列几方面的重要作用：

假设常常是物理学中某些学说建立的先导．在物理学史上出现的许多假说，实际上都属于一种假设．例如，关于热的本质，从热质说到分子运动说，曾经经历了二百多年的时间．关于光的本质，从牛顿的光的微粒说到惠更斯的波动说，再到电磁说、量子说，也经历了好几百年的时间．此外，还有关于天体运动的托勒玫的地心说和哥白尼的日心说、德布罗意提出的物质波、汤姆孙的原子模型、卢瑟福的原子核式结构、玻尔的原子理论等，都是人们在一定认识阶段提出的各种假说，它们都经历了实践与理论的检验，错误的认识被否定，正确的认识被保留，并得到不断完善，形成了更为合理的假说，再接受检验……如此往得循环，永不休止，这就是人类的科学史．假设这种思维方法，不仅对物理学的发展具有重要作用，而且在应用科学理论、解决实际问题的过程中，也十分重要．这里举两个例子来说明：

例１　有一根质量m=1千克的均匀直棒，长l=20厘米，左右两端分别挂上m1=2千克，m2=5千克的物体（见图１）．现要用一根绳子将杆水平吊起，问绳在杆上的悬挂点应在何处？

分析　此题可以有两种假设：

１．假设悬点Ｏ在直杆重心Ｃ（ＡＢ中点）的右边x厘米处（见图２）．则由转动平衡条件原理可得

 m1g.AO+mgCO=m2g.BO

 代入数值得

2（10+X）+1.X=5（10-X）

解得X=3.75（厘米），即悬挂点应在Ｃ点的右边3.75厘米处

２．假设悬挂点Ｏ在直杆重心Ｃ点的左边X厘米处（见图３）．由转动平衡原理可得：

m1g.AO=m2g.BO+mgCO

 代入数值得：

2（10-X）=5（10+X）+1.X

 解得X=-3.75（厘米），此负号表示Ｏ点的实际位置与假设的相反，即在Ｃ点的右边．所以在这个问题中，两种假设是一致的．此类问题，结论与选择的假设方案无关．例２　在一个标准大气压下，将-10℃的冰10克，20℃的水10克，100℃的水蒸气10克混合，假设热量无其他损失．问它们混合后的温度是什么？

［冰的比热为0.5卡/（克.度）,熔解热为80卡/克,水的气化热为539卡/克］

分析　首先应该想到，混合后的状态有几种可能性，所以只能用假设法处理．

１．假设：

混合后都变为t℃的水（20℃

在外界压强为１个标准大气压下，冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃，根据热平衡方程可得：

05*10*10+80*10+1*10t+!

*10（t-20）=539*10+1*10（10-t）

解得t≈191℃

验证：

混合后的温度t=191℃>100℃，这个结果与原来的假设的物质状态相矛盾，所以原假设不成立．

２．重新假设：

因为原蒸汽为100℃，所以混合后的温度最高只能是100℃，而可能有部分（设为m克）蒸汽变为100℃的水，最后成为100℃的水和100℃的蒸汽的混合物，则得0.5*10*10+80*10+1*10*100+1*10（100-20）=539m

 解得m≈4.9克

验证　因为０克

小结　通过上面的两个例子的讨论，可以看到，有这样两类问题：

一类问题的物理模型是确定的，即它只存在一种可能性，这类问题的解与假设方案无关；另一类问题是存在着多种可能性，一般只能用假设法处理，并且必须对所得的结论进行验证，检验原假设是否合理．

（三）运用等效思维

所谓等效,是指在处理某一个问题时,可以运用甲、乙、丙、丁等多个方案,而它们的效果是相等的,人们可以应用事物之间的等效关系，把一个较为复杂的问题简化，或是将一个生疏的问题转化为熟知的问题的思维方法，叫做等效思维．这种思维方法，也广泛地被运用于物理学的研究和应用之中．

 例如,力的合成与分解的合力与分力,就是一种等效关系．两个力同时作用于一个物体,它们共同的作用效果,可以等同于某一个力单独作用时的效果，这个力就叫那两个力的合力，它们之间的关系，服从于平行四边形法则．此外，还有像运动的合成与分解、振动的合成与分解、波的迭加、重心的概念、电场强度的合成与分解、电路的等效变换、电阻的串并联的计算，电容的串并联计算，透镜的组合等，都属于等效思维在物理学中的应用．这里，仅举一例，着重说明等效思维的实际应用．

例　正交分解与非正交分解

设有这样一个问题：

在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，球被竖直木板挡住（见图４），如摩擦不计，求球对斜面的压力．

分析　此时球受三个力的作用：

地球的重力Ｇ，斜面的支持力Ｎ，挡板的弹力Ｆ（见图５）．球的受力情况是确定的，但是分析思路可以不一样．这里有两种等效解法：

    １．取直角坐标系xOy（见图５）,分别画出Ｆ、Ｇ在x,y轴上的投

   影，然后由平衡条件可得

    F.cosα=mgsinα

（1）

    N=mgcosα+Fsinα（２）

   综合可得

    N=mg（cosα+tgαsinα）

    =mg（cosα+sinα/cosα）

    =mg（1/cosα）

    =mgsecα（３）

２．取非直角坐标系XOY（见图６），画出G在X、Y轴上的投影，然后由平衡条件可得

    N=GY=mg/cosα=mgsceα

    由此可见，合成分解只是一种等效方法，正交分解只是一种手段，它并不是唯一的方法，有时非正交分解并不是唯一的方法，有时非正交分解法更为简便，这便是一例．

    （四）物理模型和教学模型的转换

    在学习数学知识时，有时将数学问题转换成物理模型来处理比较方便,而在学习物理知识时,往往又要将物理问题转化为数学模型来处理比较方便.所以,物理模型与数学模型之间的转换，是一种很重要的思维方法，在物理学的理论研究和实际应用中都得到广泛的使用．应用数学工具处理物理问题，也是一种很重要的能力．这里举一例说明．1965年12月，我校高三有两个学生在做透镜成像实验时，发现像距随物距的变化，不是线性关系，仅从公式1/f=1/u+1/v，不能直观地看出它们之间的变化关系．她们进而借助数学工具进行了研究，找出了透镜规律与双曲线的关系．透镜成像公式为

    1/v+u=1/f

（1）

   式中u表示物距，v表示像距，f表示透镜焦距．

    （１）式经变换后可得

    （u-f）（v-f）=f2　　　（２）

   令U=u-f,V=v-f式又可变换为

    UV=f2且为常量）　　　（３）

    在初中《反比例函数及其图象》中，已知（３）式为一双曲线方程；（２）式也为一双曲线方程．

   分析：

    １．对凸透镜言，f>0，可得（２）式的对应曲线（见图７）．从图中可以很形象地看到凸透镜成像的各种情况：

   （１）当v>2f时，v>0，且v

   （２）当u=2f时，v>0，且v=u=2f，此时成与物体大小相等的实像．

   （３）当f2f>0，且v>u，此时总成放大的实像．当u→v时v→∞.

   （４）当0u，此时总成放大的虚像．

   （５）当u<0时，f>v>0，且v<|u|，此时总成缩小的实像．

   此种情况，在单个透镜成像时是不可能出现的，但在透镜组合成像中是会遇到的．此时第一个透镜所成的像“落到”了第二个透镜的后侧，实际上是在第一个还未成像之前，就被第二个透镜所折射，则第一个透镜所成的像（此时必须为实像），对于第二个透镜来说就是“虚物”，该“虚物”对第二个透镜的距离，就属于u<0的情况，例如图8中的成像情况．

    从上述分析还可以看到，像距随物距的变化是非线性的，例如当u>2f时（照相机成像属此情况），曲线的斜率随u的增大而减小，因此照相机上距离调节器的刻度是不均匀的，被照物体距相机越近，距离调节要求越严格，而当被照物体超过一定距离后（一般在二、三十米以外），就要以将距离调节在“∞"位置上了．

    ２．对凹透镜言，f<0，此时所得的对应曲结如图9所示．从这里可知，凹透镜同样有多种成像情况．当u>0时，总成缩小的虚像，这就是通常讨论的成像情况．通过这个例子分析，可以看到，利用数学模型，我们可以对问题得到更为全面和深刻的认识．

    三、中学物理教学规律的探索

   　　教学是有规律的，规律是可以认识的，但是只有紧密结合教学实践，不懈地探索，教学规律才能被认识．

（一）教学法是一门科学，也是一门艺术

    先举我亲身经历的三个实例：

例１　1980年5月，我在总复习教学时，给学生做过这样一道题目：

有一扁形导体，质量为l，置于两条相距为Ｌ的平行导电轨道上，轨道与水平面成θ角,在整个区域中，存在着竖直向上的均匀磁场，磁感应强度为Ｂ．当导体沿轨道匀速向上滑动时，导体内通入的电流强度为I，则导体与轨道之间的滑动摩擦系数u为多大（见图10）？

在受力分析时,把磁场力F的方向画成平行导轨向上的（见图11）竟达78%．同样类型的题．1982年6月在另一个班上练习时，犯有同样错误的达60%.这是偶然的现象吗？

这中间是否存在规律？

我认为这不是偶然的现象．从教育心理学来说，这就是认识过程中发生负迁移．学生常会根据生活经验，把力的方向看成是物体运动的方向．类似的情况还有把正压力和重力等同，认为摩擦力的方向总跟物体运动的方向相反，力是物体运动的原因等．例２　1983年4月，我在教学中做了这样一个题目：

一根长1米，一端封闭，内径均匀的细直玻璃管，管内用20厘米长的汞柱封住一部分气体．当管口向上竖直放置时，管内气体柱长度为49厘米．问将玻璃管开口向下竖直倒置时，管内气体柱多长？

已知大气压强p0=76厘米高汞

   柱，气温不变（见图12）．结果有72%的同学用下述错误解法：

    p1v1=p2v2

    （76+20）*49=（76-20）*l2

   则l2=96*49/56=84（厘米）并对所得的结论，丝毫不怀疑其是否合理．显然，上述结论是错误的，因为l2+h=84+20=104（厘米），说明水银有流出．所以原设只是一种假设，并不成立．正确的思想方法，应该考虑到玻璃管倒置后，有三种可能性:

（1）水银柱还未流出（包括刚好到管口）；

（2）水银柱有部分流出；（3）水银柱全部流出．此题属于第

（2）种情况，应设管倒置后，管内保留的水银柱为h'厘米，则由玻马定律得：

    p1l1=p2l2

    （76+20）*49=（76-h'）（100-h'）

   解得h'=18.4厘米，l2=l-h'=100厘米-18.4厘米=81.6厘米．这个例子说明，物理模型的建立，正确的思维方法的形成，是需要经过有意识、有目的的教学过程进行培养的．

    例３　1982年5月,期中考试进行了二十分钟,有一位女学生,突然要求准予她暂停考试，说她无法克制自己的紧张心理，考试已进行不下去了．她今天考试为何如此失常？

这不是偶然的，这与我前一天晚上辅导有关．那时，我曾因为她提出了一个我认为很简单的问题，而脱口说了一声“你这还不懂吗？

”她就从我的这一句“普通”的话里，感受到老师对她的不信任，从而一夜未眠，并丧失了获得优秀成绩的信心．事后我感到很内疚，并深切体会到，我们的学生，他们都是有思想、有感情、有自尊的人，教学就是一个育人的工作，教师应懂得他们的心理、了解他们的思想，尊重他们的人格，成为他们的知心朋友、可信赖的长者．

    在实践中,我逐步得出了这样的结论：

一个好的物理教师,必须掌握两个规律性：

一是有关物质世界运动的规律性；二是人的认识运动的规律性．后者是我们区别于其他教育工作者的基本特征之一．教学法，目前已成为哲学、生理学、心理学、物理学、化学、控制论、信息论等有关科学的一门综合性科学．

    教学法又是一门艺术，它是塑造人类灵魂，开发人类智力资源的艺术．一堂好课，对学生来说，是一种艺术享受．一个好的教师，对学生的影响，是深远的，甚至是终生的．

（二）对传统教学法的认识

    教育是一种社会现象,一定的教学法理论,总是一定的历史发展阶段的产物.不存在一成不变的教学理论,但是一定的教学理论，在一定的历史阶段，又有相对的稳定性．每一代人都有一个继承前人已经取得的正确理论，同时又随着社会的发展，进一步发展新的理论的任务，也就是都有一个科学的继承和发展的问题．作为一名教师，为了更好地研究与改进教学，提高教学质量，应该对传统教学法作为一番科学分析．教育学和心理学,从哲学中分离出来,成为一门独立的学科，有它们自己的产生和发展的历史.三百多年来,J.A夸美纽斯（1592-1670）把教学的个别传授制发展到班级传授制，应该说是一个进步．它与原来相比，主要优点是：

（1）教学效率提高了，一个教师可以同时教授许多学生；

（2）与社会的生产、科技发展结合较前紧密，新的科学技术成就，社会政治经济的变革，能得到较快的反映，从而也能便教育自身建立在较为科学的理论基础之上；（3）学科专业的分工，可使教师对某一方面的认识较为深入，有利于提高教学水平．

    “传统教育”只是一个相对的概念,通常是相对于“现在”而言,历史发展到今天，传统教育正在日益暴露出它与现代社会发展不相适应的一面．例如：

（1）划一的教学内容和教学方法，往往只注意学生的共性的培养，而忽视个性的发展；偏重于知识技能的传授，而忽视各种能力的培养；知识技能的传授，又主要靠教师的灌输，而忽视学生积极性的调动；

（2）庞大统一的教育体制，具有很大的“惯性”，往往落后于飞速发展的社会现状，不能得到及时的改变．一个教学计划，一套教材的变革周期很长，往往需要花上五六年或更长的时间，这样又出现了学校教育容易脱离社会实践的倾向；（3）过细的学科分工，又与日益被人们认识到的客观事物间的不可分割性相矛盾，人为地将客