黃榮檳

【摘要】經(jīng)常有學(xué)生反映：上課聽得懂，但課后做起題目來就好多都不會。這到底是為什么呢？該怎么解決這一問題？本文就這一問題進行簡要討論，淺談邏輯思維對高中物理學(xué)習的重要性。

【關(guān)鍵詞】高中物理;邏輯思維

在《普通高中物理課程標準》（2017年版2020年修訂）中提到：高中物理課程的教育目標是“在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，進一步促進學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展”。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責任”四個方面。其中，“科學(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。在高中物理的學(xué)習過程中，科學(xué)思維主要體現(xiàn)為邏輯思維——具有鮮明物理學(xué)科特性的邏輯思維。

一、物理新知識的學(xué)習，需要靠邏輯思維來內(nèi)化

題目就是實際情境和實際問題的簡化，解題就是利用所學(xué)知識進行解決問題，進行實踐的過程。要解決問題，就必須要能意識到問題所涉及的知識領(lǐng)域，并應(yīng)用其來分析解決問題，這就是一種邏輯思維的分析判斷過程。而要能進行邏輯思維的分析判斷，首先得已經(jīng)形成有相關(guān)的知識沉淀，而這個“知識沉淀”，并不是單純的知識的記憶。記住了知識，并不表示就理解了知識，不理解知識，應(yīng)用就無從說起。物理的知識沉淀需要經(jīng)歷邏輯思維過程把外在的新知識內(nèi)化為屬于自己的能力修養(yǎng)的過程。

心理學(xué)研究表明，任何一種能力或技能都是在學(xué)習主體參與了相應(yīng)的實踐活動后才得以形成和發(fā)展的。因此，學(xué)生想要把外在的新知識內(nèi)化為屬于自己的能力修養(yǎng)，也只有在他們主動參與學(xué)習的過程中才能完成。出現(xiàn)開篇所講“上課聽得懂，但課后做起題目來就好多都不會”這種情況，就是學(xué)生不重視這一過程，沒有深入?yún)⑴c這一過程的結(jié)果。他們課前基本上沒有對新課內(nèi)容進行處理（如預(yù)習、思考），甚至開始上課的時候，他們還不知道新課的內(nèi)容是什么。在這樣的情況下，要跟上教師上課的節(jié)奏，對教師的思維引導(dǎo)產(chǎn)生反應(yīng)和互動，并不容易，更談不上轉(zhuǎn)變成為課堂的主體角色。那么，他們只能被教師引著走，在其他學(xué)生的反應(yīng)下推著走，概念的構(gòu)建、物理定律的推演等的思維參與度非常低，相當于新知識產(chǎn)生的邏輯推理過程幾乎全部是別人為他們完成的，在似懂非懂的實際狀態(tài)下結(jié)束了一節(jié)新課，但卻自以為已經(jīng)完全懂了。于是，課后也沒有再去完整地進行知識的邏輯推理，即便已經(jīng)記住了知識的內(nèi)容，但也形不成新知識所涉及到的相關(guān)邏輯思維。而課后所遇到的題目，其實就滲透著所學(xué)新知識的問題。解決問題，其實就是相當于重新對問題所涉及的知識再進行一次邏輯推理，而這些學(xué)生習得新知識的邏輯推理是別人幫他們完成的，還沒真正內(nèi)化為屬于自己的能力素養(yǎng)，從一開始就卡住了，這樣題目也就做不下去了，結(jié)果就是做不出來或者是錯漏百出。而那些有通過自己邏輯推理的學(xué)生，他們的思維脈絡(luò)、知識體系已經(jīng)基本形成，他們學(xué)完新知識后的練習，是對剛剛習得的知識所涉及的思維過程再進一步理順、強化和完善。此時，做題如果出錯，那么，原因就在于邏輯推理還不透徹、知識體系還不完整，如果此時能自己經(jīng)過思考并把問題逐步解決，那就是對知識加深理解和完善的過程。

為了解決這個問題，我們在教學(xué)過程中應(yīng)該重視培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，重視課堂教學(xué)設(shè)計的邏輯性?？吹揭粋€新事物，我們自然的邏輯反應(yīng)便是“……是什么？”“為什么？”和“怎么樣？”對于新知識的學(xué)習，可以引導(dǎo)學(xué)生自問并解決這三個問題。比如，學(xué)習“彈力”，主要就是解決“彈力是什么？”“為什么有彈力？”和“彈力怎么樣？”（即大小、方向、作用點這三要素）這三個問題。人教版《普通高中教科書物理必修第一冊（2019版）》《第三章 相互作用——力》的“1.重力與彈力”中指出：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。彈力關(guān)鍵字眼在“彈”字，也就是要發(fā)生彈性形變，單從教材的定義，我們就可以引導(dǎo)學(xué)生得出產(chǎn)生彈力的條件和力的三要素，這也是彈力的重點內(nèi)容。

比如，在學(xué)習高一物理的時候，看到“運動”這個標題，首要解決的問題就是“運動是什么？”也只有明確了“運動”是為何物，才有延伸出來的一系列問題。明確了運動是物體的空間位置隨時間的變化，也就引出了“怎樣描述運動”，而由于運動的多樣性和物體外觀復(fù)雜等原因?qū)е逻\動描述的困難則是描述運動需要解決的首要難題，進而引出質(zhì)點，從困難性很直接可連帶出將物體看成質(zhì)點的條件。描述的困難解決了，可以開始描述運動了，進而會發(fā)現(xiàn)運動的相對性，建立了參考系之后很自然地就會想到要利用時間和空間兩個維度來描述物體的運動，也就建立了時間維度的“時刻”“時間間隔”和空間維度的“位移”“路程”這些概念……

整個運動學(xué)看似無關(guān)聯(lián)的枯燥的基本概念在邏輯思維下形成了一個緊密相連的不可分割的知識脈絡(luò)。從整個高中物理的知識體系來講，運動學(xué)——靜力學(xué)——牛頓運動定律——曲線運動——萬有引力定律——機械能及其守恒定律，這些是屬于基礎(chǔ)層面的知識，搞不定前面的知識就別想搞定后面的知識。物理知識的邏輯結(jié)構(gòu)非常緊密，環(huán)環(huán)相扣，而這種邏輯結(jié)構(gòu)正體現(xiàn)了物理獨特的科學(xué)思維，也是解析自然世界的思維模式。學(xué)生經(jīng)歷單個知識點和知識脈絡(luò)的邏輯推演過程，也是將知識內(nèi)化為自身能力修養(yǎng)的重要過程。

二、完成了新知識的學(xué)習后，在解題過程，邏輯思維同樣起著至關(guān)重要的作用

比如，下面兩道例題：

【例1】如圖所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個小鐵球，當電梯在豎直方向運行時，電梯內(nèi)乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量比電梯原來靜止時彈簧的伸長量變大了，這一現(xiàn)象表明（）

A.電梯一定處于加速上升階段

B.電梯的速度方向一定向下

C.乘客一定處在超重狀態(tài)

D.電梯的加速度方向可能向下

在審題的時候，邊讀題就得邊進行邏輯推理了?！拜p質(zhì)彈簧”：彈簧的質(zhì)量不計;“電梯原來靜止”：小鐵球處于靜止狀態(tài)，受力平衡，合力為零，畫出受力分析圖可以得到彈簧對小球的彈力的大小等于重力;“豎直方向運行時……彈簧伸長量變大”：由胡克定律F=kx可以知道彈力變大，大于重力，合力向上，加速度向上，乘客處于超重狀態(tài)，可能是向上加速，也可能是向下減速。

【例2】如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細管（容積可忽略）連通，閥門K2位于細管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3;B中有一可自由滑動的活塞（質(zhì)量、體積均可忽略）。初始時，三個閥門均打開，活塞在B的底部;關(guān)閉K2、K3，通過K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強達到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1。已知室溫為27 ℃，汽缸導(dǎo)熱。

（1）打開K2，求穩(wěn)定時活塞上方氣體的體積和壓強;

（2）接著打開K3，求穩(wěn)定時活塞的位置;

（3）再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ℃，求此時活塞下方氣體的壓強。

這道題是一道高考真題（2017年高考新課標Ⅰ卷理綜物理），審題過程的邏輯思維可以是以下過程：

1.“活塞（質(zhì)量、體積均可忽略）”：活塞懸空時，上下氣體壓強大小相等。

2.“三個閥門均打開，活塞在B的底部;關(guān)閉K2、K3”：活塞上方氣體壓強等于外面的大氣壓p0，體積V——上方氣體第一狀態(tài)。

3.“通過K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強達到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1”：A中氣體壓強3p0，體積V——A中氣體第一狀態(tài)。

4.“汽缸導(dǎo)熱”：汽缸內(nèi)溫度保持與室溫相等，為27℃。

5.“打開K2，穩(wěn)定時”：上方氣體壓強p0小于A中氣體壓強3p0，活塞上升，穩(wěn)定時活塞上方氣體的壓強為p1，體積為V1，活塞下方氣體壓強等于上方氣體壓強，亦為p1。

6.“接著打開K3”：由p1=2p0可推出活塞必定上升。那么活塞是否上升到頂？沒法直接知道，那么可以有兩種假設(shè)進行后續(xù)推理，解題時選其一即可：

7.“再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ℃”：溫度升高，活塞已經(jīng)上升到頂，沒法繼續(xù)膨脹，體積保持2V不變。設(shè)加熱后活塞下方氣體的壓強為p3，氣體溫度從T1=300 K升高到T2=320 K的等容過程中，由查理定律得? ⑦或由理想氣體狀態(tài)方程得? ⑦

從上面兩道題目可以看出，在審題過程，分清對象分清階段，邊讀題邊邏輯推理，是解決問題的關(guān)鍵所在，甚至經(jīng)常是在邏輯推理下讀完題，題目也已經(jīng)解決了。

教師評講題目的關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會如何去理清這一邏輯思維過程，如何切題、拆題。而學(xué)生聽教師講解題目也有低層次和高層次之分。低層次：沒有自己獨立思考過或者只是稍微思考過而已，然后看教師或同學(xué)如何把題目解出來，得知基本思路和基本過程即已滿足。高層次：已經(jīng)過獨立深入的思考，不管自己是否已經(jīng)解出，都認真地看教師或同學(xué)如何切入，如何模塊化拆解題目，如何推演題目的邏輯過程，把自己的思路和教師或同學(xué)的思路進行比較，孰優(yōu)孰劣，加以對比后進行優(yōu)化總結(jié);注意教師對題目演算過程的規(guī)范性提出的要求以便養(yǎng)成更快更好地解決問題的良好習慣（規(guī)范的寫題過程對獲得解題思路是有很大幫助的），規(guī)范省時少失分。

綜上所述，邏輯思維在高中物理的學(xué)習中起到非常重要的作用，是學(xué)生將新知識內(nèi)化為自身能力修養(yǎng)的重要手段，是分析問題和解決問題的重要方法。在教學(xué)過程中要重視引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷新知識的邏輯思維過程，評講練習題的時候要重視引導(dǎo)學(xué)生有意識地學(xué)會利用邏輯思維進行切題、拆題，尋找突破口，有理有據(jù)地解決問題。

參考文獻：

[1]教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].人民教育出版社，2020：4-5.

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書物理必修第一冊[M].人民教育出版社，2019：57.

責任編輯? 羅良英