培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的各種思維能力，是物理教育的重要目標(biāo)之一[1]。新課程改革下，高中物理課程目標(biāo)提出：“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問(wèn)題”。很顯然，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力是物理教學(xué)的關(guān)鍵。在物理學(xué)中，抽象思維具有十分重要的作用，它不僅是提出物理問(wèn)題、建立物理概念、獲得物理規(guī)律、系統(tǒng)物理知識(shí)及解決物理問(wèn)題的重要思維方式，而且也是學(xué)好物理知識(shí)，培養(yǎng)各種能力的重要手段和必要條件[2]。我們依據(jù)物理學(xué)科的特點(diǎn)和中學(xué)物理教學(xué)實(shí)際，對(duì)高中生物理抽象思維能力進(jìn)行了調(diào)查，并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了探析，從而為更好地研究物理思維打下良好的基礎(chǔ)，也為培養(yǎng)中學(xué)生抽象思維能力提供依據(jù)。

一、研究方法

1.被試選取

我們以山西省臨汾市一所普通中學(xué)高一、高二理科班的學(xué)生作為研究被試，高一年級(jí)隨機(jī)選取兩個(gè)班共83名學(xué)生，其中男生41名，女生42名。隨機(jī)選取高二理科班兩個(gè)班共40名學(xué)生，其中男生23名，女生17名。高一、高二學(xué)生都在進(jìn)行著新課。

2.測(cè)量量表

根據(jù)物理思維理論，在和學(xué)生以及優(yōu)秀教師座談的基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)計(jì)了高中生物理抽象思維能力量表。我們通過(guò)調(diào)查認(rèn)為：中學(xué)生物理抽象思維能力主要從思維的深刻性、靈活性和獨(dú)創(chuàng)性這三個(gè)品質(zhì)來(lái)考察。對(duì)大量的物理試題進(jìn)行了篩選、改編、自編，請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家和任課教師對(duì)試題進(jìn)行反復(fù)審核，并考慮到實(shí)驗(yàn)的目的、對(duì)象、時(shí)間等各種因素，最后確定了12個(gè)題目。該量表的信度為0.758（利用α系數(shù)法估計(jì)）。

3.測(cè)驗(yàn)及評(píng)分

測(cè)驗(yàn)時(shí)間為120分鐘，測(cè)驗(yàn)過(guò)程中有測(cè)驗(yàn)編制人員和任課教師監(jiān)考，在測(cè)驗(yàn)之前進(jìn)行了預(yù)測(cè)。測(cè)驗(yàn)中，大部分考生心理狀態(tài)良好，發(fā)揮正常。

由于本次測(cè)驗(yàn)不同于一般的心理學(xué)測(cè)驗(yàn)，評(píng)分由測(cè)驗(yàn)編制者一人按照事先確定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，重點(diǎn)考察學(xué)生解決問(wèn)題的思維過(guò)程，根據(jù)測(cè)試題反映出來(lái)的思維品質(zhì)給分。

4.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

研究者統(tǒng)一將評(píng)分結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)，并用SPSS13.0、MicrosoftExcel對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

二、高中生物理抽象思維能力現(xiàn)狀

1.高中生抽象思維能力三個(gè)品質(zhì)的分析

（1）深刻性品質(zhì)分析

深刻性品質(zhì)是物理思維最基本的品質(zhì)，它反映思維的抽象程度和邏輯水平，以及廣度、深度和難度[2]。在考查學(xué)生物理思維深刻性品質(zhì)上，我們主要從學(xué)生能否正確分析研究對(duì)象、能否排除多余條件干擾、能否挖掘物理問(wèn)題中的隱含條件等入手分析。

如：A、B是兩個(gè)長(zhǎng)方形物塊，疊放在水平地面上，如圖1所示，F(xiàn)是作用在B物塊上沿水平方向的力，物體A和B以相同的速度作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。讓學(xué)生分析A、B間的摩擦系數(shù)μ1、B與地面間的摩擦系數(shù)μ2的大小。

我們旨在考查學(xué)生能否正確分析研究對(duì)象，我們發(fā)現(xiàn)，高一年級(jí)得分率50%，高二年級(jí)得分率75%。不管是高一年級(jí)還是高二年級(jí)，出現(xiàn)問(wèn)題的大部分學(xué)生是對(duì)A、B間的摩擦系數(shù)μ1不會(huì)分析，即不能正確分析研究對(duì)象。這些學(xué)生認(rèn)為A和B以相同的速度作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則F=（mA+mB）gμ2，而A、B間的摩擦系數(shù)μ1卻束手無(wú)策，不會(huì)以A物體為研究對(duì)象進(jìn)行分析。說(shuō)明這些學(xué)生思維的深刻性還有待于提高。

再如：一物體在相同的水平恒力F作用下，從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，先后分別沿光滑水平地面和粗糙水平地面移動(dòng)了相同的距離，F(xiàn)做功分別為W1和W2，則W1與W2大小關(guān)系？

這個(gè)問(wèn)題旨在考查學(xué)生能否排除多余條件的干擾，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高一年級(jí)的學(xué)生得分率為80%，高二年級(jí)的學(xué)生得分率為90%，盡管從得分率上能夠看到大部分學(xué)生已經(jīng)能夠排除無(wú)關(guān)因素的干擾，但還是有少部分學(xué)生不能夠注意到“沿光滑水平地面和粗糙水平”其實(shí)在這個(gè)問(wèn)題里面是干擾項(xiàng)目，做錯(cuò)的學(xué)生基本認(rèn)為W1

（2）靈活性分析

物理思維的靈活性是思維深刻性的基礎(chǔ)上引申出來(lái)的一個(gè)思維品質(zhì)，它反映了一個(gè)人的思維靈活程度。物理思維靈活程度也是決定抽象思維高低的另一個(gè)重要品質(zhì)。考查學(xué)生思維靈活程度，我們主要看學(xué)生能否根據(jù)問(wèn)題的需要選取研究對(duì)象，是否善于處理部分與整體的關(guān)系，靈活應(yīng)用隔離法解決物理問(wèn)題以及對(duì)物理問(wèn)題能否靈活的分析和綜合等。

如：如圖2所示，A、B兩物體疊放在水平面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，請(qǐng)問(wèn)B物體受到地面的摩擦力的方向情況如何？

從學(xué)生的回答情況看，高一和高二學(xué)生在這個(gè)問(wèn)題上的得分率非常低，僅僅有幾名學(xué)生能夠正確分析出結(jié)果，大部分學(xué)生不是向左就是向右，認(rèn)為向左或向右的學(xué)生都是著手進(jìn)行受力分析A物體或B物體，只有個(gè)別學(xué)生能從整體上考慮，選取較好的研究對(duì)象。從中能夠看到學(xué)生的思維靈活性需要提高。

再如：如圖3，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個(gè)力即F1、F2和摩擦力作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中F1=10N，F(xiàn)2=2N，若撤去力F1，則木塊在水平方向受到的合力為多少？

這個(gè)問(wèn)題考查靈活分析物理過(guò)程的能力，高一年級(jí)學(xué)生得分率為60%，高二年級(jí)約75%。答錯(cuò)的學(xué)生基本上有兩種情況：6N、10N。認(rèn)為是6N的同學(xué)，他們認(rèn)為：物體在水平方向共受到三個(gè)力即F1、F2和摩擦力作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，則摩擦力為8N，如果撤去F1，支持力不變，摩擦力也就不變，故F合=F摩-F2=6N。認(rèn)為是10N的學(xué)生與認(rèn)為是6N的學(xué)生正好相反，他們認(rèn)為：摩擦力8N的方向與F2的方向一致，所以撤去F1以后，合力為摩擦力和F2的和，即10N。從上面能夠看到，這些學(xué)生不能夠很好地分析撤去力F1前后的過(guò)程，總認(rèn)為撤去以后還有摩擦力。

（3）獨(dú)創(chuàng)性分析

物理思維的獨(dú)創(chuàng)性表現(xiàn)在獨(dú)立思考問(wèn)題，善于創(chuàng)造性地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。物理思維獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)是反映學(xué)生物理抽象思維能力高低的主要指標(biāo)之一。我們通過(guò)分析學(xué)生能否從新的角度去分析問(wèn)題以及提出問(wèn)題的新穎性等來(lái)考查學(xué)生思維的獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)。

如：如圖4所示，有兩個(gè)阻值分別為20、30的電阻串聯(lián)在電路中，請(qǐng)你任意補(bǔ)充一個(gè)條件，提出問(wèn)題，然后解答（至少選擇兩種做法，但要求每次補(bǔ)充不同類(lèi)型的條件，提出不同的問(wèn)題）。

從學(xué)生的答題情況看，補(bǔ)充條件時(shí)很多學(xué)生圍繞補(bǔ)充電流求電壓或補(bǔ)充電壓求電流，只有個(gè)別的學(xué)生考慮電阻和功率等方面。我們能夠看到，學(xué)生不能夠從比較新的思路提出補(bǔ)充條件，不能夠提出比較新穎的問(wèn)題，說(shuō)明學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)還需要培養(yǎng)。

再如：已知地球半徑R=6400km，試估算地球大氣層空氣的總重量。請(qǐng)把你計(jì)算大氣層空氣的總重量思路寫(xiě)出來(lái)。

通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)年級(jí)基本上有這樣幾種情況，有思路的大概有兩種，就是從壓強(qiáng)的角度考慮，另一種就是從大氣層對(duì)地面的壓力與重力之間的關(guān)系去考慮。其他很多同學(xué)幾乎就沒(méi)有思路。綜觀兩個(gè)年級(jí)，高二年級(jí)在這個(gè)問(wèn)題上能有基本思路，而且也比較新穎的約占60%，但是完全有正確思路的約占10%；高一年級(jí)有基本思路的約占50%，完全有正確思路的約占5%。高二年級(jí)相對(duì)來(lái)說(shuō)比高一年級(jí)的獨(dú)創(chuàng)性要高一些，但是中學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)還需要加強(qiáng)。

2.高一、高二學(xué)生的物理抽象思維能力比較

表1高一、高二學(xué)生的物理抽象思維能力顯著性檢驗(yàn)

由上表可知，高一學(xué)生的物理抽象思維能力總平均分為28.63分，接近50%（總分60分），高二學(xué)生物理抽象思維能力總平均分為31.17分，高于50%，說(shuō)明高中生已具有初步的物理抽象思維能力。高一、高二學(xué)生的成績(jī)差異顯著，即學(xué)生的抽象思維還在發(fā)展。

3.高一、高二物理抽象思維能力單項(xiàng)因素發(fā)展比較

調(diào)查結(jié)果顯示，高一學(xué)生和高二學(xué)生之間在各種品質(zhì)上沒(méi)有顯著性差異（P>0.05）。不管是高一還是高二學(xué)生，深刻性比靈活性和獨(dú)創(chuàng)性得分高，靈活性比獨(dú)創(chuàng)性分?jǐn)?shù)低。總的來(lái)說(shuō)，高二學(xué)生比高一學(xué)生的每一個(gè)因素的分?jǐn)?shù)都高，說(shuō)明高二學(xué)生比高一學(xué)生整體思維能力強(qiáng)。

4.高中生物理抽象思維能力性別差異比較

我們分別對(duì)高一和高二男女生物理抽象思維能力、三種思維品質(zhì)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，高一學(xué)生三種品質(zhì)及其總成績(jī)，男生的平均分均比女生的高些，但是男女生在物理抽象思維和三種思維品質(zhì)沒(méi)有顯著性差異（P>0.05），女生總的平均分和標(biāo)準(zhǔn)差均沒(méi)有男生的高，說(shuō)明女生沒(méi)有男生的抽象思維能力發(fā)展的快。高二學(xué)生三種品質(zhì)，除靈活性外，男生的平均分均比女生的高些，靈活性女生雖然比男生高，但是也不明顯，在總成績(jī)方面，男生在平均分和標(biāo)準(zhǔn)差方面均比女生高，但是男女生在物理抽象思維和三種思維品質(zhì)沒(méi)有顯著性差異（P>0.05）。

從高一和高二性別差異看到，中學(xué)生在抽象思維能力上，男生比女生在各種品質(zhì)上的分?jǐn)?shù)稍高些，但是沒(méi)有顯著差異（P>0.05）。

三、分析與討論

通過(guò)研究可以得出以下結(jié)論：

第一，高中生已初步具備了物理抽象思維能力，但還未成熟；

第二，在物理抽象思維品質(zhì)方面，深刻性?xún)?yōu)于獨(dú)創(chuàng)性，靈活性比其他兩種品質(zhì)稍差一些；

第三，高二學(xué)生的物理抽象思維能力優(yōu)于高一學(xué)生，且有顯著性差異；

第四，為有效地培養(yǎng)中學(xué)生的物理抽象思維能力，需轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法。

通過(guò)上述研究，我們針對(duì)高中生物理抽象思維能力的現(xiàn)狀、對(duì)物理抽象思維能力的培養(yǎng)提出幾點(diǎn)建議：第一，思維能力是智力和能力的核心（林崇德，1992），因此，我們要圍繞高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)目標(biāo)，以思維能力培養(yǎng)為核心，提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；第二，結(jié)合物理學(xué)科的特點(diǎn)，教給學(xué)生思維的方法；第三，具體的教學(xué)過(guò)程中，要有意識(shí)地訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)，提高學(xué)生的思維能力；第四，教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，綜合運(yùn)用各種教學(xué)方法，為提高學(xué)生思維能力尋找突破口；第五，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力要結(jié)合學(xué)生身心發(fā)展的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡衛(wèi)平.高中生物理抽象思維能力發(fā)展研究.心理發(fā)展與教育，1999（2）.

[2] 胡衛(wèi)平.中學(xué)生物理抽象思維能力的培養(yǎng).物理教師，2002（8）.

（責(zé)任編輯 楊 子）