高中物理教学中培养学生抽象思维能力的途径探析

摘 要：在新课程改革背景下，高中物理课程标准要求培养学生的核心素养，其中“科学思维”强调基于经验事实抽象概括并构建物理模型.基于此，在高中物理课程教学中，教育工作者应深入研究课程内容，引导学生参与实验探究，并有意识地锻炼、培养学生的抽象思维能力.

关键词：高中学生；物理教学；抽象思维能力

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2023）06-0071-03

物理学是一门严密的理论科学，在形成物理理论和解决物理问题的过程中，均需要进行推理和论证，而在推理论证时，抽象思维则发挥着重要的作用.

1 通过新知讲解培养学生抽象思维能力

在物理新知教学中，物理概念的学习是重点.物理概念阐述的是物理现象的共同属性和本质特征，是人们通过抽象思维形成的成果.因此，在物理新知教学中，教师应有意识地引导学生透过物理现象、物理过程探索物理本质，着重强调这一过程中抽象思维方法的重要性，让学生真正理解物理知识内涵，夯实物理学习基础.在高中物理新知讲解中，教师可以通过以下方式培养学生的抽象思维能力：

第一，设计教学内容，引导学生根据物理知识构建逻辑结构.物理学是以基本概念为基石，以基本原理为骨架，以基本方法为纽带所构成的逻辑体系.在探究这一体系的过程中，教师一方面要让学生认识到物理學整个框架之间的逻辑关系，另一方面也要引导学生理解物理知识内容之间紧密的逻辑关系.而要达到这一目的，教师就需要准确把握教学内容的深度和广度，对新知识进行准确定位，为学生能够从一个知识点出发，通过抽象思考逐渐构建逻辑结构.例如在学习电场相关知识的过程中，教师依托之前学习的库仑定律引导学生重温电荷之间的相互作用，进而启发学生认识到电荷周围存在着电场的结论.在这一过程中，教师启发学生练习所学知识，围绕“电场”这一核心概念进行抽象思考，并通过类比质点间是引力场推导出电荷间出现电场的现象，学生在知识迁移和延伸的过程中锻炼了抽象思维，也明确了物理知识点在物理学逻辑结构中的定位.当然，为了更好地引导学生认识物理学知识的逻辑结构，抽象提炼物理知识，教师应深入分析教材结构、知识结构的逻辑顺序，把握教材中物理知识之间的联系，有意识地设计利于抽象思考的教学导入方法，让学生的思维得到训练.

第二，启发学生理解知识中的因果关系，培养学生抽象分析能力.在物理新知讲解中，教师不仅要让学生“知其然”，更要让学生“知其所以然”；让学生理解物理概念、物理规律等知识之间的内在联系、因果关系，这样才能提升学生的抽象思维能力；让学生理顺物理知识生成的过程，并为知识的应用做好铺垫.例如在学习“牛顿第二定律”相关知识的过程中，教师针对模型F=ma中的变量，引导学生分析实验，围绕物体的运动说明其受力状况，并判断F与a哪个是“因”，哪个是“果”.这样学生才能更加深入理解牛顿第二定律的内涵，理解物体受力的因果关系.

第三，引导辩证思考，促使学生构建物理知识体系.根据学生核心素养发展要求，在高中物理教学中，教师既要让学生掌握相应的理论知识，还要让学生逐渐养成运用运动的、联系的、全面的观点研究问题的意识，形成综合分析、抽象概括客观事物的能力，这样才有助于学生透过物理现象探究客观世界的本质.基于此，在讲解物理知识的过程中，教师应结合物理学科的发展引导学生辩证思考，并从宏观的视角进行抽象概括，理解物理学的发展不断推进的过程.

2 通过实验教学培养学生抽象思维能力

实验是物理学科的基础.在高中物理课程教学中，加强实验教学，不仅可以提高学生的感性认识，更重要的是能使学生进一步理解物理概念和定律形成的基础，从而有效帮助学生抽象概念、探究规律、掌握理论.基于此，在物理教学中，教师应借助实验的优势，为学生提供观察、探究的机会，促使学生通过感官体验形成抽象思考，进而发展物理核心素养.具体来讲，在高中物理实验教学中，教师可以通过以下几点培养学生的抽象思维能力：

第一，引导学生观察实验，并根据实验现象抽象物理原理.观察是物理实验探究的重要步骤.通过观察，学生能够直观感受物理现象，并为接下来的抽象分析、逻辑推理奠定基础.在高中物理实验教学中，教师应明确教学目标，为学生安排观察任务，让学生最大限度地获取实验现象，并启发学生经过抽象思考，探究现象背后的原理，生成物理知识.例如在“用打点计时器测速度”的实验中，教师为引导学生进行观察设计了如下任务：（1）用打点计时器测量瞬时速度；（2）用图像表示速度.

第二，引导学生理解物理知识，并通过抽象思考创新探索.在物理实验中，教师可以根据已学的物理知识启发学生抽象思考，利用自选器材设计实验，研究物理现象.例如在学习了“超重与失重”的相关知识后，教师引导学生根据教材中的实验分析其背后的原理，通过抽象思考理解实验知识，然后鼓励学生自主设计实验，锻炼抽象思维能力.根据学生上传的实验视频，教师发现有的学生运用一个底端带洞的空矿泉水瓶和一桶水设计了简易实验.在实验中，首先，学生把矿泉水瓶中装满水，让水瓶正立空中并观察水流动情况；把矿泉水瓶装满水，下面放上水桶，让水瓶正立在空中自由下落，观察水流状况.然后，学生根据实验观察提出了一系列的问题：当瓶中装满水并静立在空中时，为什么水会流出？当瓶中装满水在空中自由下落时，瓶和水处于什么运动状态？这种状态下物体的加速度是多大？瓶的受力情况如何？水和瓶之间还有挤压吗？最后学生根据所学的“超重与失重”的相关知识给出答案，并验证了自己的结论.在这一过程中学生把握实验探究的主动权，将所学的物理知识用更加生活化的方式呈现出来，实现了对物理知识的创新探究，同时也完成了从具象到抽象的思考，提高了思维能力.

第三，引导学生分析实验误差，并培养问题分析能力.在物理实验探究中，学生需要获取实验数据，并通过计算探究物理规律，这一过程是将直观的物理现象转化为抽象的物理理论的过程，也是锻炼学生抽象思维的关键环节.但是，真实实验数据的测量值，即客观实验中用仪器测量直接得到的结果与理想状态下的实验真实值之间存在一定的误差.而分析误差、认识误差则是科学探究中的重要课题.对于误差的分析与认识涉及实验原理、实验仪器、实验步骤、数据处理等一系列问题，需要学生调动分析、比较、分类、综合、演绎等思维方法.因此，在高中物理教学中，教师应结合具体实验引导学生进行误差分析，促使学生通过误差强化抽象思考，并找到误差最小的实验方案.

3 通过习题指导培养学生抽象思维能力

物理习题是物理知识的综合应用.在指导学生解答习题的过程中，教师需要引导学生正确的理解题目中给定的概念、信息、条件，还需要启发学生调动已掌握的抽象知识，并在迁移运用中深化认识，理解物理知识的应用范围.由此可见，加强习题指导是启发学生抽象思维，培养学生知识运用能力的重要方式.具体来讲，在物理习题教学中，教师应进行如下指导：

第一，指导学生认真审题，提炼整理给定的条件.认真审题是解答问题的第一步.在物理教学中，教师为了在解题中锻炼学生的抽象思维能力，应引导学生全面把握题目中的给定条件，从复杂的信息中抽象出物理因素，利用合理的分析建立相关的物理对象、过程模型，将习题变化为熟悉的理想化模型，推理已知物理量和未知物理量之间的联系；然后灵活地应用有关的物理知识、规律来解决问题；最后完成对题目的总结、判断.当然，良好的审题习惯的培养不是一蹴而就的，教师要在习题指导中反复强调，不断提示，让学生找到审题的方法，能够通过题目中给定的信息迅速明确出题点，进而活跃思维，通过抽象思考对所掌握的物理知识进行联系比较，这样才能在给定的众多条件中去芜存菁，找到物理问题所对应的物理模型，将具体的题目抽象、简化，准确找到解题思路.

第二，指导学生通过抽象思考迁移运用物理知识.在解答习题中，如何筛选合适的公式、定理、定律来解答问题是一个难点.许多学生在解题中常常不知道其考查的是哪一部分内容，因此也就不知道如何来运用知识.针对此，教师应重视学生的抽象思维训练，让学生能够通过自主分析找到题目中的典型信息，进而通过拓展迁移实现合理运用.

第三，指导学生通过抽象思考拓展发散，探索多元化的解题方案.在抽象思维能力培养中，教师可以设置“一题多解”的任务，引导学生围绕同一题目从不同角度考虑，以探索不同的解题方法.这样可以让学生通过比较分类、归纳演绎、分析综合、抽象概括等方法最大限度挖掘题目的潜力，走出题海战术的误区，深入理解物理知识的本质；也可以开阔学生思路、发散学生思维，让学生学会多角度分析和解决问题.例如在滑动摩擦下的极值问题中，教师可以引导学生运用常规的数学三角函数进行解答，可以根据滑动摩擦力和支持力的关系，将两个力合成为一个力，再根据力的矢量三角形进行解答.这样学生可以在不同的方案中锻炼抽象思维能力，更加深入地把握物理知识.

综上所述，在高中物理教学实践中，教师通过新知讲解、实验教学、习题指导等不同的模块，有意识地引导学生进行思维训练，促使学生进行抽象概括，对于学生的抽象能力的培养具有重要意义.在课程教学研究不断深入的背景下，教育工作者应进一步挖掘利于学生抽象思维能力发展的教学内容，并调整优化教学方法，让学生的思维得到有效的提升，促进学生学科核心素养的全面发展.

参考文献：

［1］ 葛平广.高中物理教学如何提高学生的抽象思维能力［J］.中国新通信，2020（06）：217.

［2］ 刘勇博.高中物理教学中培养学生抽象思维能力的策略研究［J］.科教導刊（上旬刊），2020（07）：147-148.

［3］ 徐冬.高中物理教学中培养学生抽象思维能力的策略研究［J］.华夏教师，2019（34）：31-32.

［责任编辑：李 璟］

收稿日期：2022-11-25

作者简介：冯建敏（1987.9-），女，江苏省泰州人，本科，中学一级教师，从事高中物理教学研究.