从思维方法谈初高中物理学习的衔接

从思维方法谈初高中物理学习的衔接

每次总有学生反映高一的物理怎么这样难，上课能听懂，作业却不会做，同初中的物理完全不同。

上了高一后，学生应着力培养自己思维能力，掌握研究物理的思维方法。下面我从物理的思维方法方面谈谈初高中物理的衔接问题。

一、建立合理的物理模型和理想化过程------科学抽象法

合理的物理模型和理想化过程是抽象思维的产物，是研究物理规律的一种行之有效的方法。比如，研究物体的运动，首先要确定物体的位置。物体都具有大小形状，运动的物体，各点的位置变化一般是各不相同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并不容易。但在一定条件下，把物体抽象为质点，忽略物体的大小形状，问题就简单了。如在平直公路上行驶的汽车，车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动，就可把汽车当中质点。引入物理模型，可以使问题的处理大为简化而又不会发生太大的偏差。对于比较复杂的研究对象，可以先研究它的理想模型，然后对研究结果加以修正，即可用于实际事物。例如，忽略分子的体积和分子之间的相互作用的理想气体是不存在的，它只是实际气体在一定程度上近似，对于高温低压下不易液化的实际气体，如氢、氧、氮、氦气和空气等，在常温常压下就可看成理想气体，这样处理误差小，应用简便。“理想气体状态方程”的导出就是把空气当作理想气体，然后在一定条件通过实验观察、研究气体状态变化时，压强、体积、温度三个参量之间的关系，从而得出在不同条件下理想气体的三个实验定律，即玻-马定律、查理定律和气体的状态方程。在常温、常压下，用理想气态方程处理实际问题，带来的误差小且非常简单。但对高压、低温条件下的气体就不适用了。不过，从分子的引力和斥力两方面对理想气体状态方程加以修正、推广，得范德瓦耳斯方程即可应用于实际气体了。

高中教材中，要建立大量的物理模型，如“质点”、“单摆”、“理想气体”、“点电荷”、“核式结构”等都是理想模型，还有大量的理想化过程，如“匀速直线运动”、“简谐振动”、“等压变化”、“绝热变化”、…

…这就要求学生了解到，建立合理的物理模型和理想化过程，对于学习和研究物理问题的重要性。学生要主动思考在处理较复杂问题时采用的具体分析、合理简化、科学抽象的方法，这有利于思维能力的培养，以免学习接触到理想模型时感到陌生，或认为是凭空想象的。

合理假设→逻辑推理→验证结论是研究物理学得主要方法之一，这对培养学生的抽象思维、空间想象力很有利。

理想实验也是物理学中一种特殊的科学思维方法，它是在系统的观察与实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入的逻辑分析和抽象的一种方法。如伽利略的斜面实验和自由落体实验。初中介绍伽利略的斜面实验，目的不是单纯地让学生了解惯性定律发现的历史，关键是使学生懂得逻辑推理和理想实验相结合的研究方法：

①从用力推小车，小车运动，停止用力，小车还能继续运动的感性认识出发，分析得出，运动着的物体，若不受外力作用仍要作直线运动，初步突出了物体不受外力作用仍能保持原来运动状态的本质联系。

②如图，用毛巾铺在斜面下端的水平木板上，让小车从斜面滑下，它在毛巾上通过的距离很小。撤去铺在木板上的毛巾，再让小车由斜面同一位置滑下来，它在平板上通过的距离就远得多。在愈光滑的平面，小车运动得愈远。从这一事实分析得到：运动物体速度的变化是受到其它物体作用的缘故。

③在以上实验事实的基础上，运用想象和推理，就可设想一个理想实验：让小车在绝对光滑的平面上运动，它不受任何阻碍作用，则它保持匀速直线运动状态。这里突出了小车这个物体不受其它物体的作用时，将保持匀速直线运动这一本质联系，而摒弃那种某一物体要受到其它物体不变的作用（即恒力作用），才保持匀速直线运动这一乍看起来合乎一般“经验”的事实。

二、对感性材料的深加工------归纳法

归纳法是从个别事实中概括出一般规律的思维方法。它对学习和研究物理学有重要作用。许多定律和公式都是运用归纳法总结出来的。例如，高中必修课《电磁感应现象》，学生可以联系初中学习的阿基米德定律时的思维方法：观察实验→分析推理→归纳结论。首先在生动的“电磁感应”实验中获得鲜明的感性认识，然后对各种电磁感应现象进行比较与分析，就可以初步认识到：

①闭合回路中部分导线作切割磁力线运动时，产生感应电流；

②磁铁与闭合线圈作相对运动时，线圈中产生感应电流；

通电螺线管（原）与闭合线圈（副）作相对运动时，闭合线圈（副）中产生感应电流；线圈（原）中的电流突然接通或断开时，闭合线圈（副）中会产生感应电流；通电线圈（原）中的电流强度大小发生变化时，闭合线圈（副）中也会产生感应电流。

这些结论，都是从实验事实中抽象出来的，只分别反映了“电磁感应”现象的一个侧面，而没有反映其本质。把这些结论归纳起来，得出“穿过闭合回路所围面积通量发生变化时，会产生感应电流”的结论。“磁通量的变化”并不是直观感知的对象，而是一个抽象概念，是在大量实验的基础上抽象思维的产物。我们借助磁通量的变化，便能够形成关于电磁感应现象的相对完整的认识。

应当注意的是：初中教学强调以实验和观察为基础，在此基础上抽象的概念，归纳为规律。因为初中生的思维还属于经验型，需要感性材料作支持。高中生的思维虽属于理论性，但对一些比较抽象内容的理解上，仍需借助于一些经验型思维或形象思维，向抽象思维的更高层次的转化，来理解这些抽象的内容。这种转化在高一年段表现尤为突出。

三、跟已知的理性知识相类比------类比法

类比推理是人们认识事物的思维形式之一，它能帮助从已知事物的有关理论建立假说去说明新事物；用某些已知的属性来说明未知的属性，以增强说服力，使人们容易理解。例如，惠更斯把光现象与声现象进行类比，提出光的波动说，德布罗意从光的波粒二象性类比得出微观粒子的二象性原理。因此，类比也是物理教学中一种常用的方法。例如，初中“电压”与“水压”类比来说明电压的作用，即抽水机（保持）→水压→水流，类比得出电源（保持）→电压→电流。利用类比教学时要注意，类比推理得出的结论是否正确需要经过实验的验证，才能确定。如“水管中有水流动的必要条件是水管两端有水压”，与此相似“导体中有电流的必要条件是导体两端有电压”，此结论理由不充分，只能说“可能有电压”，至于是否有电压，有待于实验的验证。如果不注意推理的严密性，容易使学生在将来的学习中滥用类比，导出不正确的结论。

高中学习时则应根据已经熟悉的类比法，来处理教材中的重点、难点问题。例如，把电厂类比于重力场、电势差类比于高度差、电势能类比于重力势能，就比较容易突破“电势差”与“电势能”两个难点教学。同样，电容器的电容是一个比较抽象的概念，若把电容器跟盛水的直筒容器比较，水量相当于电量，水深相当于电势差。不同的直筒容器使它们的水面升高1厘米所需的水量不同，这与使不同的电容器电势差增加1伏所需的电量不同相类似。这个比喻可以帮助学生形象的理解电容的含义。

中学生的思维具有阶段性和连续性，初、高中阶段各有其典型的思维特征，而其特征并非截然分开的，高一阶段蕴含大量初中阶段的思维特点，初三阶段产生高中阶段的思维特点。因此，初中物理教学要有预见性，高中物理教学要注意连续性。

总之，根据初、高中学生的思维发展规律，对初、高中学生和物理学习如好搞好衔接，重在交给学生掌握、运用研究物理的思维方法。只要思维方法学会了，从初二到高三学习物理知识，自然就会水到渠成，因而衔接问题也就自然而然地解决了。