物理思维是物理现象与物理实验所得到的感性认识上升为理性认识,并从已有的理性认识上获得新的理性认识。研究性学习是指学生在学习过程中,能够发现问题、提出问题,并能够有独到见解或创意地分析、研究、解决问题的能力。物理教学和研究性学习的最终目标都有要让学生在学习知识的过程中,初步培养学生建立科学探究的意识和能力。笔者从事高中物理教学多年,在非毕业班学生中开展了丰富多彩的研究性学习活动,取得了一些宝贵经验。
(一)研究性学习促进学生物理思维的形成
1、研究性学习能有效地帮助学生展现物理思维的过程
中学物理强调概念和规律的严谨,使学生学习关于物质最普遍
的运动形式和物质基本结构及相互作用的初步知识,同时培养学生观察、实验、分析、归纳等创造性思维能力。传统的教学方式是通过知识的讲解来学习物理知识,通过大量的习题练习达到能力的提高从而实现物理思维的培养。整个过程是以知识的获取过程为依托,用机械性地重复和反复来实现教学目的,所以学生很难形成物理思维,科学探究的能力也很难得到发展。而研究性学习通过实际问题的解决,把方法的获得、能力的提高融入到获取知识、应用知识的过程中,将学生下意识运用到的科学方法和良好的思维展露出来,教师的引导以及合理的归纳与总结,将支离琐碎的知识和隐含的科学方法有机结合起来。在研究性学习中,通过研究的方法,使学生从不同的角度认识到物理概念所反映和提示的物理本质。如果把物理概念化作网上的结点,则物理规律相当于结点间的连线。研究性学习既能很好的达成这一点,也让学生在顿悟中达到深层次的成功体验,从而有效地形成了物理思路和方法,也就促进了课本知识的掌握和应用,使学生的物理学习走上科学探究的道路。例如,物理思维主要在物理概念的理解和物理规律的应用中形成,学生可以通过研究性学习去了解物理概念的由来及得出,形成物理概念的抽象思维。了解科学家探索物理规律的过程,形成规律理解的逻辑思维;还可以对一些生活中的有趣现象进行研究,去形成规律应用的思维。
2、研究性学习能帮助学生解决物理思维障碍
学生学习物理受自身的心理认识水平和生活经验的制约;其次,还受学习内容的概括性、抽象性程度的制约。物理知识由物理概念、物理实验和物理研究思想方法等组成,是人们解决物理问题的基础。高中阶段的物理知识具有调度的概括性和抽象性,学生学习时若不能真正把握知识的内涵、联系及其区别,在运用物理知识进行物理思维时,往往会产生一些思维障碍。
一种思维定势是由学生天天置身于千变万化的物理世界中,自然地获得有关物理方面的感性认识,形成一定的生活观念和经验而产生的。这些有的是正确的,而有的观念是错误的,这就会妨碍概念理解的全面性、完整性,造成对概念的片面理解,阻断知识间的内在联系,造成知识与应用脱节。学过牛顿第二定律的应用之后,学习已经知道物体间的相互作用力跟加速度及物体的状态有关,抽出了超重和失重两个现象,并给出了分析这两个现象的方法。但一遇到稍有变化的超重和失重问题时,有些学生,受先前的观念支配,仍按原来的想法判断,认为绳对物体的拉力就等于物体的重力,水平面对物体的支持力等于物体的重力等。对此除了在课堂教学中注意引导学生摈除固有的思维定势外,还可以通过研究性学习的开展,让学生在自己设计课题研究中,发现思维定势的错误,从而促进学生自我完善思维。
另一种思维定势是学生运用掌握的知识,形成了一套切实有效的分析解决问题的揄方式和方法,变成了学生的一种能力,一定的思维模式。它具有双重性,既有积极的作用,又有消极的作用。从正面说,思维定势的形成表明学生不仅掌握了知识,并且也形成了一定的思维能力;从反面说,这种思维定势对分析解决能力的发展和提高也具有一定的阻碍作用,这种现象是很常见的。例如,学生学完高中软科学后,解决动力学问题的方法主要有三种,一是运用牛顿运动定律和运动学公式,用来分析简单的匀变速运动的问题;二是动量的观点,运用动量定理和动量守恒定律,这是一种普遍的规律。事实上,有许多典型的问题是应该用后两种观点容易解决的,学生仍往往用运动学公式和牛顿运动定律来分析,这就说明这种方法对动量和功能原理的知识的理解和提高产生了阻碍作用。解决这种阻碍作用也可以通过开展对上述所举事例的解题方法的研究性学习来指导学生形成全面的物理思维。
3、研究性学习能培养学生的物理思维兴趣
物理基础知识包括:基本的物理现象、实验,基本的物理概念和规律,以及基本的物理原理和理论的论述与表达等,区分重点知识、必要知识和次要知识,并从教学论的角度把握知识和能力之间的相互依存关系,减少学习形成的障碍。研究性学习强调的是“在运用中掌握”,而传统教学则是在“掌握中运用”,前者强调“知情意行”的有机融合,以学生学习兴趣的激发,深层次的情感体验为落脚点,强调健全人格的培养和个性的塑造,促进后天发展的可持续性,从而激发创造性思维,形成了良好的个性品质;后者则严重束缚了个性的发展和情感的体验,由于机械性重复和模仿,成功体验的几率减少,挫伤了学习的积极性,从而丧失了学习的兴趣。学习过程是意志反复斗争的过程,由于从中感受不到学习的乐趣,制约了思维的创造性发展,也就无所谓继续性、创造性发展的可能性了。研究性学习从教学主体的角度强调学生的主观能动性和创造性,尽可能创造更多的机会,让学生在研究性学习的课题研究中和项目的设计中有更多的创造机会,让学生在创造中感受成功的体验,在成功中感受到学习的乐趣,从而激发思维的灵活性和创造性,具体到实际应用中,就是通过思维的加工与整合,以不同的组合方式,创新性地设计出解决问题的方法,这就是以研究的思维方法进行教学,有效提高学生非智力因素,培养创新能力,全面提升学生整体素质的教学尝试。
(二)物理思维的基本方法促进研究性学习
1、研究性学习的目的是培养学生形成科学的思维
研究性学习不仅仅包含课题研究类、项目设计类,更多的形式表现为课堂教学过程中,如果偏离课堂教学过程,一味地讲究活动的形式,无论调查报告写了多少,选择了多少对象,出了多少科技制作都将偏离了研究性学习的宗旨,多多少少走回了杜威倡导的实用性教学的弯路。另外研究性学习如果过多的偏向于资料的收集、整理和社会、人文现象的调查研究,也将缩小了研究性学习的内涵,学生从研究性学习的过程中能获得的能力也将片面的,使得教育的结果从应试教育的呆板走向感性化的认识,不能让学生形成理性科学的思维。
2、研究性学习过程中应用了多种物理思维的方法
物理学研究和学习中的物理思维方法有发散、转换、求异、归纳、类比、演绎、设证、形象化、图示、观察、逆向、守恒、综合等。高中物理学习过程中,形成物理概念以抽象、概括为主,建立物理规律以演绎、归纳、概括为主,而分析、综合与比较的方法渗透到整个物理思维之中。上述物理思维的具体方法在研究性学习过程中均可找到应用的实例。比如伽利略的斜面实验蕴涵着摈弃直觉思维而转向理性的科学方法,这一点对研究性学习具有着全面指导作用。再比如,从初中的二力平衡到高中的三力平衡,体现由简到繁的进程,但解决三力平衡问题是将三力合成为两个力或者分解为四个力组成两对二力平衡,这又体现了由简到繁的处理思路,这一点也指导着研究性学习中的具体过程。
综上所述,研究性学习对教学过程中让学生形成科学的物理思维有重要的辅助作用,而在研究性学习中又能体现物理思维的灵活性、创造性和深刻性、批判性。在物理与头脑相遇的地方,你的脑筋可以豁然开窍,你可以轻而易举的化解诸多现象中的匪夷所思,这正是物理教学研究性学习所要共同达到的目标。
参考文献:
<<创新教育模式全书>> 北京教育出版社,主编:柳斌
<<研究性学习>> 华夏教育出版社