高中物理课程基本能力结构解析

能力，通常指完成一定活动的本领，包括完成一定活动具体的方式，顺利完成一定活动的心理特征，是完成任务、达到目标的必备条件。能力直接影响活动的效率，是活动顺利完成的最重要的内在因素。能力可分为一般的能力和特殊的能力。例如，观察力、记忆力、注意力、思维能力、想象力等，属于一般能力。

20世纪80年代，美国著名发展心理学家、哈佛大学教授霍华德·加德纳博士提出多元智能理论，20多年来该理论已经被广泛应用于欧美国家和亚洲许多国家的幼儿教育上，并且获得了极大的成功。霍华德·加德纳博士指出，人类的智能是多元化而非单一的，主要是由语言智能、数学逻辑智能、空间智能、身体运动智能、音乐智能、人际智能、自我认知智能、自然认知智能八项组成，每个人都拥有不同的智能优势组合。

如果从多元智能的角度来理解物理学科的能力要求，它是一种以人的一般能力为基础，以语言智能为中介，以自然认知智能和数学逻辑智能为主体的学科能力结构，在这一结构中，并不排除其他智能参与。

（一）物理阅读能力

1.能力概述

物理阅读能力是指学生通过阅读物理资料（包括物理课文阅读、习题阅读），提取、掌握物理知识和信息，并应用这些知识和信息解决物理问题的能力。

物理阅读能力与一般的阅读能力有着明显的区别。物理知识的表述使用科学语言，其特点是用词科学、准确、简练，强调含义明确。因此阅读物理教材时要注意物理语言的严谨性和准确性，对某个定义及规律要逐字逐句认真理解和推敲，要抓住文字语言所表达的物理含义。

根据布鲁姆在《教育目标分类学》一书中提出的“教育行为能够按简单到复杂这样一个顺序排列”的观点，我们也可以把物理阅读能力按低级到高级分为几个水平层次，这些水平层次之间有明显区别于其他层次的特征，同时又相互联系，低层次水平是高层次水平的基础。

（1）第一个层次是认识性水平的物理阅读能力

认识性的物理阅读能力水平是物理阅读能力水平的较低层次，处于这一层次的学生只能达到较低层次的教育目标，其具体特征是在阅读物理知识材料时，只扫清了物理文字、符号、图表方面的障碍，只限于获得对所读材料的结构和内容的大致了解，能掌握所读物理材料所描述的物理现象及内容。但是，还不能将有关物理知识与具体现象结合起来，缺乏对现象做出正确的分析和解释的能力。

（2）第二个层次是理解性水平的物理阅读能力

理解性的物理阅读能力水平是指学生在认识性阅读能力水平的基础上，能够达到对知识理解和应用的教学目标。处于此层次水平的学生，在阅读物理知识或材料时，能够将感知的物理阅读材料与原有的物理知识联系起来，经过对物理阅读材料的对象进行联想、想象、分析与综合等思维加工，理解所读物理材料的基本意义。正确把握知识间的相互联系，但是这些学生阅读后还不能提出对于所读材料的独特见解。

（3）第三个层次是评论性水平的物理阅读能力

评论性的物理阅读能力水平是物理阅读能力水平的较高层次，处在此层次的学生能达到综合和评价的教育目标。其具体特征是对所读物理知识材料内容和结构有较强的理解，能将各个不同部分组成一个新的整体，对所读物理知识材料的性质和价值等方面做出比较准确的判断，同时对自己的阅读能力也能做出正确的评价。

（4）第四个层次是创造性水平的物理阅读能力

创造性的物理阅读能力水平是物理阅读能力水平的最高层次。达到创造性的物理阅读能力水平的学生，阅读后不仅理解了所读材料，而且能够对其做出正确评论，提出自己的独特见解，由所读材料触发其创造性，发现新的问题。处在此层次的学生具有两个明显特征，其一是在阅读过程中能重新安排、组合所学的物理知识，并由此创造出新的知识形象；其二是具有较强的批判能力，能突破已有的物理知识，提出解决问题的新方法。

需要注意的是，不同的能力水平层次之间并不是截然分开的，它们之间相互交叉、具有密切联系，物理阅读能力水平总是从较低层次向较高层次发展。掌握了这些特点，不仅有利于教师有目的地指导学生阅读，而且有利于在教学过程中有计划地培养学生的物理阅读能力，提高物理教学质量。

2.能力培养

物理阅读能力的培养是渗透到物理教学的各个方面和各个环节，许多一线的中学物理教师和相关的教学专家都对高中学生物理阅读能力的培养提出了自己的见解，在综合相关观点的基础上，我们按照课前、课中和课后三个时间段来阐述高中生物理阅读能力的培养。

（1）通过课前预习，培养学生阅读习惯

对于学生的课前预习工作，所有老师都十分重视，物理老师自然也不例外。但是由于学生缺乏良好的阅读习惯而使得预习难以达到其应有的效果。因此教师必须重视学生的课前预习指导工作，有计划有步骤地培养学生的良好的阅读习惯。

第一，教师要让学生明确阅读教材的关注点：①阅读中不仅要重视文字叙述，还要重视课本中的表格和插图；②在阅读中既要重视具有普遍性物理规律，还要重视具有特殊性的物理现象和问题；③在阅读中既要重视结果（即最后得出的物理概念、公式和规律等知识），还要重视过程（即这些概念、公式和规律的形成过程）。

第二，教师要指导学生在阅读过程中做好必要的记录，可以是在教材中的批注也可以是成文的读书笔记等，总之要培养学生在阅读时标明重点和疑惑点的习惯。

第三，教师对学生阅读的要求要循序渐进。对学生的阅读要求要十分明确和具体，不仅要让学生明确具体的阅读范围，更要使学生明确通过阅读要解决的问题。另外，为了使学生在课前的认真阅读能达到预期效果，教师的严格检查是必不可少的。从刚开始的逐个检查，到学生互查，再到最后的学生自查和教师抽查相结合；既可以检查学生的读书笔记，也可以通过课堂提问的方式抽查学生的课前阅读情况。经过这样的长期过程，学生就能够在教师的督促下逐渐养成良好的阅读习惯，并使其成为物理学习中不可缺少的一部分。

（2）通过课堂教学，教会学生阅读方法

在课堂教学的过程中，教师要能够充分运用教材和相关的教学参考资料，通过身先垂范的方式，以自己的实际行动教会学生科学的阅读方法。以下结合现有的相关文献，介绍一些适合物理学科的具体的阅读方法和阅读技巧：①要点阅读法。找出阅读内容的关键之处，以此来增强阅读和记忆的效果；②笔记阅读法。要求学生对阅读中的重要内容和典型例题做记录；③归纳阅读法。结合教材中的知识结构表，让学生在清晰的知识框架的引导下，全面回顾自己所学的知识，增强头脑中知识的条理性；④结合阅读法。指导学生结合所学内容阅读相关的课外书籍。结合物理学科的学科特点，在物理阅读能力的培养中还要重视学生对某些特殊材料的阅读和把握能力。根据物理高考的相关要求，这里的特殊材料主要是指“数学公式”“物理图像”。

第一，数学公式的阅读。物理学科中有许多规律都是通过数学公式来表达的，因此学生能否正确阅读数学公式对于他们理解物理规律有着十分重要的作用。在阅读数学公式时主要关注以下几个方面：①公式中各个符号的意义；②公式中的逻辑关系；③公式的适用条件；④公式的主要用途。

第二，物理图像的阅读。物理图像的运用在物理教学中十分普遍，一幅简单的图像包含的物理信息是相当丰富的，许多问题通过对图像的阅读就可以轻松解决，因此物理图像的阅读也是十分重要的。在阅读物理图像时主要关注以下几个方面：①明确图像中横坐标和纵坐标所代表的物理量；②根据物理原理表达出自变量和因变量的关系；③根据函数关系分析物理特征和规律；④运用物理特征和规律针对具体情况解决问题。

（3）通过课后复习，提高学生阅读能力

课后的及时复习对于巩固课堂中所学的知识是十分必要的，传统的课后复习通常是以练习题的形式出现的，然而实际上课后复习的范畴远远大于做教师布置的练习题。

第一，教师可以布置阅读性的课后复习作业，让学生对已学物理知识进行归纳总结，绘制出这个章节或者这节课的知识结构图。

第二，对学生进行阅读指导培养他们的发散性思维能力。指导学生在阅读中提出疑点，发现问题，对学生发现提出的问题，老师应引导学生通过查阅资料、思考、讨论等方式来解决问题。指导学生在阅读中要多扩展触类旁通的思路，从不同视角进行思考，进而解决问题，从而提高学生的发散思维能力，同时也使他们所学的知识在头脑中进一步得到升华，思维过程也逐渐形成系统化、规范化、层次化。

第三，运用信息拓展题，提高学生分析问题和应用知识解决问题的能力，让学生从对知识的掌握逐渐过渡到对知识的运用和分析。由于信息拓展题给出的信息通常是学生在课本中没有学过的，如物理科技最新成果、联系当前生产和生活实际的内容等，结合有关材料的内容，让学生阅读、训练这种类型的题目，不仅可以拓宽学生的知识面，也可以让学生开阔眼界，更重要的是学生通过对这些题的求解，进行了一系列的分析、判断、推理等心理活动过程，从而提高了对所学知识的分析应用能力。

（二）物理表达能力

1.能力概述

物理表达能力是指能用简明准确的物理语言（包括口头语言、文字语言、符号语言、图像语言）来表达有关物理概念、物理规律、物理现象、物理过程等一系列物理问题。这里，物理语言是指有鲜明特色的一种特殊语言。物理表达能力实质上是理解和运用这种特殊语言的能力。它不仅包括文字表达，还包括口头表达，在物理学习活动中，能够准确、自如地表达自己的物理思想是一种重要的学习能力。语言文字是思维能力的表现，不注意表达能力的训练，不仅影响与他人的交往，而且会影响物理思维的发展，进而影响学习。

有学者对学生物理语言表达能力提出了以下几条标准：

（1）严谨性

严谨性就是要有逻辑性、科学性。物理概念、规律、定理、法则本身就十分严谨而科学，教师老师在讲述时，要准确阐明概念的内涵和外延、规律的条件和结论、法则的内容和适用范围，使学生在学习接受时恰如其分地理解和掌握。

（2）清晰性

清晰性就是语言要确切，不要似是而非，让人看后产生误解。

（3）通俗性

物理语言的通俗性是指要符合物理的习惯用语和符号。

（4）简明性

简明性就是详略要得当，简单明了，叙述物理问题时，避免重复。

2.能力培养

表达能力对任何一个学科而言都是非常重要的，物理表达能力不仅是获得物理知识的必要条件，而且也是发展物理思维能力的必要前提。培养学生的物理表达能力是发展学生智力的重要手段，在物理教学中，我们要给予充分的重视。许多一线的中学物理教师和相关的教学专家都对高中生物理表达能力的培养提出了自己的见解。

（1）注重学生口头表达能力的培养

要想使学生具有一定的书面表达能力，首先应充分利用课堂45分钟训练他们的口头表达能力。课堂上学生之间或师生之间通过讨论交流分享信息、提出建议、表达看法或共同致力于解决某一问题，是学生学习知识的主要方法，也是培养学生口头表达能力的主要途径。

（2）重视教学信息的反馈

要想有效提高学生物理表达能力，同样必须重视教学信息反馈。反馈包括课堂同步反馈和课后延时反馈两方面的内容。课堂同步反馈主要表现在课堂提问、随堂解答学生提出的问题上。课后的教学反馈是一种延时反馈，批改作业、试卷一定要及时，以努力缩小延时差，有效调控物理教学。

（3）充分发挥物理教学的潜在功能，指导学生阅读物理教材上的内容

怎样简明准确地表达，物理教材本身就是很好的榜样。在教学中，我们要指导学生阅读物理课本上的内容。让学生在阅读中，感受课本中精妙的物理语言，它是如何展现物理现象、描述物理概念和物理规律的。另外，物理教材中编排了相当数量的物理论述题，其题型有举例物理现象、解释物理现象的，有推断物理规律的，也有质疑物理问题的，形式多样、内容非常丰富。我们要重视这些题，让学生揣摩、学习如何表达物理的思想，进一步提高其物理表达能力。

（4）激发学生科学写作的兴趣，提高学生的物理书面表达能力

第一，以问题为中心的探究写作。作为要求写作的问题，通常由实际现象提出，主体必须用物理知识将其转化为物理模型，没有现成的解题模式，需要从多角度进行思考和探索，且存在答案的不确定性、条件的不确定性，体现了问题的实际性、开放性和趣味性。通过写作，使学生感到学物理有用，有兴趣，更有助于他们开放思维。至于写作要求，则可灵活掌握，根据问题的具体情况，可长可短，只要把问题表达清楚即可。

第二，组织开展学后感、体会的写作。主要包括以下几个方面的内容：①概念、规律的理解和深化。如学了摩擦力概念后，写一篇“假如地球上没有摩擦力”的科幻短文，不仅巩固了对概念、规律的理解，而且进一步拓展了知识；②科学家发现规律的启示。如学了万有引力定律后，让学生选写“牛顿发现万有引力定律给我的启示”等。通过写作不仅学会了科学的研究方法，还领略了科学家严谨、顽强、肯吃苦的工作作风；③知识的类比和归纳。如“原子模型和太阳系模型的比较”等，通过比较不仅增强了知识的联系，而且领悟了大自然的统一与和谐；④实验和解题方法的创新。如“牛顿定律应用中的整体和隔离”“伏安法测电阻的拓展”等；⑤观点、问题、方法的评价。评价解题方法的正确与否，如“评价伽利略在物理学发展中的地位和作用”等，对物理史实的评价和对某些观点的评价；⑥章节的概括和体会。如学了电场一章后，让学生概括本章要点；在学了光的本性后，要学生谈谈人们是怎样认识光的本性的等，达到对原有的零碎知识的总结和归纳；⑦教师也可编印一些资料或指定一些科普读物，让学生阅读，并写出读后感、体会，进一步扩大学生的知识面。

第三，结合学科开展卓有成效的研究性学习写作。主要包括以下几个方面的内容：①开发探索性物理实验。如“单摆周期公式要求摆角小于5度的探讨”“探索影响弹簧振子周期的因素”“探索影响动摩擦因数的因素”“水的电阻率的测定”等；②设计社会调查型。如“从静电除尘到一般吸尘器”“保温材料之应用市场调查”等；③引导学生接触新科技。如“纳米材料应用研究”“太空保温技术研究”“阿尔法磁谱仪和宇宙探索”“汽车防抱死技术研究”等。

第四，强化解题的逻辑关系和文字说明。杨振宁教授在谈到中学生物理学习时说，当前中学生学习物理的方法有待纠正，很多学生看了题目就写公式，然后便是乱代数据，而对问题的过程、方法想得很少。物理问题科学的研究方法应是，从定性到半定量再到定量。要求在写下每一物理公式前，都应有充分的思考，说明为什么写这个式子的原因，这才是正确有效的解决物理问题的方法。重视解题过程中的逻辑关系和文字说明，不仅能提高学生分析问题、解决问题的能力，更能培养学生良好的研究问题的习惯。

（三）物理推理能力

1.能力概述

在物理学习和物理研究过程中，通常需要通过观察分析一些特殊事件的现象和结果，通过总结归纳，最后得到一个普遍的规律或结论，或者通过论证得到一个可靠的结论，或者从一个普遍的结论（物理概念、物理规律等）推出一个特殊的结论，这个过程就可简称为推理。

物理推理能力是根据已知的知识和所给物理事实和条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，从而得出正确的结论或做出正确的判断的个性心理特征。它可以分为归纳推理能力和演绎推理能力两部分。

（1）归纳推理能力

归纳推理是由一些个别性的结论，推出一般性规律的方法。归纳推理能力是顺利完成归纳推理活动的个性心理特征，一方面它是通过归纳推理培养成的一种心理调节机制；另一方面它又制约着归纳推理活动速度和质量。

归纳推理在高中物理教学中经常使用，通过归纳总结个别事例得出某类事物的共同本质而形成概念，通过归纳推理建立物理定律，通过归纳总结解题的步骤和方法等。

（2）演绎推理能力

演绎推理是从一般性的结论推出个别性的结论。即从已知的某些原理、定理、法则、公理或科学概念出发，推出新结论的一种思维活动。演绎推理的思维过程是根据已知的一般性规律，通过分析，并限制条件，运用数学的推导，得出个别性的规律。

演绎推理是科学研究中经常运用的一种必然性推理方法，只要推理的前提正确，形式符合逻辑，那么，由此而推出的结论必然是可靠的。运用演绎推理不仅可以使人们扩展和深化原有的科学知识，而且可以推出科学的假设，为科学知识的延伸提供启迪性的线索。演绎推理能力是顺利完成演绎推理活动的个性心理特征。

（3）归纳与演绎推理能力的特点

第一，静态与动态的统一。学生的归纳与演绎推理能力是静态结构和动态结构的统一。从归纳与演绎推理能力的构成要素来看，物理归纳与演绎推理能力是静态的，它是物理知识、技能、策略经过内化和概括化在学生头脑中形成的认识结构。从归纳与演绎能力的形成和发展来看，这个结构是动态的。一方面学生的物理归纳与演绎推理能力是以物理知识为载体，通过生动的学习活动形成和发展的，并且随着学习活动的丰富，学习内容的深入，学生年龄的增长，归纳与演绎推理能力在不断完善和深化发展。另一方面学生归纳与演绎有助于学生对物理知识的学习，提高知识掌握的速度和质量，从而又促进归纳与演绎推理能力向更高层次发展。

第二，渐进性与长期性。学生归纳与演绎能力的培养及方法的训练，不可能一蹴而就。只有通过多次实践，反复训练，由易到难，教师不能急于求成，不能期望通过几次训练，就能使学生的归纳与演绎能力有很大的提高。有计划、经常性地在物理课堂教学中进行归纳与演绎方法的指导与训练，才能在学生的认知结构和实践活动中形成稳固的归纳与演绎推理能力。

第三，实践性。能力只能在实践中形成，在实践中提高，在实践中发展。实践活动是主客观的交点，实践是客观的活动、能动的活动。离开了实践活动，就不会有心理的源泉，不会有思维的源泉。思维是在实践活动中发生和发展的，教师在教学中应重视教学环节，要引导学生联系实际理解基本知识，并加强运用知识的归纳与演绎的思维训练，养成学生学会归纳与演绎的技能技巧，培养学生归纳与演绎的能力。

2.能力培养

（1）归纳推理能力的培养

第一，在形成物理概念中培养学生的归纳能力。物理概念教学是培养学生归纳推理能力的重要途径。因为在这个认识过程中，既需要经历一个由感觉、知觉和表象构成的感性认识阶段，同时更需要经历一个由比较、分析、判断、推理等构成的理性思维阶段。在物理教学中，若能充分把握每个物理概念在其形成过程中所经历的主要推理形式，并注意结合学生的思维特征来组织教学，就能有意识地让学生了解物理概念是如何建立起来的，指出归纳的步骤。

第二，在物理规律的学习中培养学生的归纳能力。物理规律是从大量的实验事实归纳概括出来的，这决定了归纳方法必然成为物理学研究的基本方法。物理规律包括“物理定律、定理、原理、法则、公式和方程等。物理定律一般是在物理实验观察的基础上，经过归纳推理和判断等思维方法所获得的结论”。通过一些物理规律的学习，能有效地培养学生的归纳能力。

第三，在习题教学中培养学生的归纳能力。物理解题是应用已知的物理规律去解决具体的实际问题。但是，如果因此认为物理解题只有演绎思维，没有归纳思维，这是错误的。因为解题作为物理学习的一种活动方式，学生总是先从数量不多的具体问题开始，获得关于这些具体问题的知识，然后通过归纳，获得反映同类各种问题共性的知识。归纳使学生扩大解题的知识面，使学生对问题的认识得到升华。学生不可能求解任一类型中的所有问题，但运用归纳的方法，便可以获得某一类型中各种问题所遵循的共同规律。从个别问题的求解中归纳出反映某一类型问题的规律性的知识，然后运用这些规律性知识去求解同类型的其他问题。学习者就是通过这样一个辩证运动的过程丰富自己的知识和提高自己的能力的。

第四，在物理实验中培养学生的归纳能力。物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验作为物理教学的基本手段，有其特殊的教学功能：不仅为学生提供学习的感性材料，验证物理定律，而且能够提供科学的思维方式，归纳正是从经验事实中找出普遍特征的认识方法，即从个别到一般的方法。因此，物理实验是培养学生归纳推理能力的重要途径。

演示实验是以教师为主要操作者的表演示范实验，通过表演示范把要研究的物理现象展现在学生面前，有时请学生充当教师的助手或在教师的指导下让学生上讲台进行操作，它的目的主要是把要研究的物理现象展示在学生眼前，引导学生观察思考，并配合讲授或穿插讨论等方式把知识传授给学生。在演示实验中培养学生的归纳能力，不仅要重视感性材料的获得，更重要的是确定事物或现象之间的因果关系，实验与思维加工结合，注重归纳方法的训练。在演示实验中如何提问，如何指导学生观察，如何启发学生思考，采用哪种归纳法，如何总结归纳，要仔细进行推敲。让学生充分发表意见，调动学生思维，分析归纳出结论。

学生分组实验是学生在教师的指导下利用整节课时间，在实验室分组进行实验的教学形式。它是学生亲自动手使用仪器、观察测量、取得资料数据，并亲自分析归纳总结的过程，是培养学生归纳能力的重要环节。一般分组实验都要写实验报告，学生归纳能力的培养重点在指导学生分析数据，找出实验结论的过程中。在定性的因素分析中如何得出实验结论，在定量的数据中如何得到实验结论。有时教师引导学生共同分析归纳实验结论，有时可以让学生自己分析结论，发现问题及时更正。

（2）演绎推理能力的培养

第一，在物理概念的学习中培养学生的演绎能力。在物理概念的学习过程中，物理演绎能力的培养主要表现在“建立物理概念”和“应用物理概念”两个环节之中。

物理学中的概念组成一个体系，各个概念间有着紧密的逻辑联系，一个物理概念通常既是前面概念的发展，又是后面概念的基础。因此，抓住新旧概念的逻辑联系展开演绎，也是建立物理概念的方法之一，尤其是在高级阶段的物理学习中较多地采用这种方法学习物理概念。

在物理概念建立中经常使用的演绎是，以对象或内容所处的具体物理图景为小前提，选择已学过的物理概念或规律为大前提，经过分析概括导出新的物理概念。这种情况又可细分为两种情况：一种是在基本概念的基础上，运用演绎推理的方法，得出一些新的概念，即一些概念导出另一概念；另一种是在基本概念的基础上，从某一种物理规律出发，运用演绎推理的方法，得出一些更一般性的概念——规律导出概念。(www.xing528.com)

物理概念的运用是学习物理概念的目的，也是检验物理概念掌握情况的重要标志，还是培养演绎能力的重要途径。当学生初步形成概念后，必须及时给他们提供运用概念的机会，让他们将抽象的概念“返回”到具体的物理现象或某种现实中去，使他们在运用概念解释或解决实际问题的过程中，巩固、深化和活化概念。这种情况归结为理论导出物理问题的解决方法，在物理解题中很常见。

第二，在物理规律的学习中培养学生的演绎能力。物理规律中一些物理定理是从已知命题出发，用演绎推理等思维方法推导出来的结论，物理规律应用的主要思维形式是演绎。物理规律的学习过程是培养演绎能力的重要载体。在物理规律的学习过程中，物理演绎能力的培养主要表现在“建立物理规律”和“应用物理规律”两个环节之中。

在物理规律的建立中培养学生的演绎能力。建立物理规律常用的方法之一就是从已知命题出发，通过逻辑推理和数学推理等思维方法导出新的结论——规律导出另一规律，如运动用牛顿第二定律结合匀变速运动公式导出动能定理。此方法本身是演绎推理，能有效地培养演绎能力。

在物理规律的应用中培养演绎推理能力。引导学生运用规律解决问题，加深对物理规律的理解和掌握。在讨论的基础上安排一些典型的例题和习题，有助于学生进一步深刻地理解规律，并且还能训练学生运用知识解决实际问题的能力，即演绎推理能力。此环节演绎的类型主要是理论导出物理问题的解决方法。

解计算题的演绎步骤如下：①认真审题，明确题中所述的物理过程或物理状态，题中所含的已知条件和未知条件；②分析其物理过程或物理状态，确定演绎过程中前提和结论与三段论的个数。逆向思维时，先从要求的结论作为最后一阶三段论的结论。根据结论和部分已知条件（其中的一个小前提）确定符合条件的物理规律或公式选择大前提，找出缺少什么条件（其中的一个小前提），作为前面的三段论的结论……直到把所要求的结论都求出。用三段论搭起已知条件和结论的桥梁；③解题时，先从已知条件入手，按顺向思维运用有关的物理规律列出数学式，根据列出的数学式求出结果，必要时对结果进行讨论或验证。

第三，在习题教学中培养学生演绎推理能力。学生在做物理习题时，要将学过的物理概念规律应用到个别具体情况中去，因此习题是培养学生演绎推理能力的最佳载体，求解物理习题，一般都要运用演绎方法。其大前提涉及的是物理概念规律，小前提所涉及的是问题的情境。这要求解题时既要准确理解所用的物理概念规律，认识它的使用范围，又要认真分析问题情境，对问题建立起正确、清晰的物理图像。

（四）物理观察能力

1.物理观察能力概述

物理观察能力是以物理学知识为基础，在运用各种机体感官感知物理现象、物理过程，并通过一定的思维加工，发现和解决有关物理问题的过程中所形成的，顺利进行物理观察所必需的个性心理特征。

高中物理教学中需要观察的内容有：①实验现象，这是教学过程中最重要、最经常观察的内容；②直观现象，如实物、模型、图像等，它们是课堂教学中学生获取感性认识的重要来源；③自然现象，包括自然、环境、生活、生产等，这是学生自主的开放性观察，是物理联系实际的必然要求。

2.能力培养

物理观察是物理学习中重要的实践环节。通过观察不仅可以获取大量感性知识，而且能够对已有知识加深理解。善于观察的学生能够随时发现新问题，获取新知识。可见培养较高水平的观察能力是学生学好物理的关键。对于怎样在物理教学中培养学生的观察能力，许多一线的中学物理教师和相关的教学专家都对高中学生物理观察能力的培养提出了自己的见解，我们在此基础上加以总结和归纳。

（1）激发学生观察物理现象的兴趣

由于物理现象（物理原型）是物理学习的源泉，而物理原型问题和经过编制的物理习题在培养学生的观察能力上，其效果是明显不同的。传统的习题通常与物理原型相脱离，使学生在大量的训练中，处在经过提炼后的模型的包围之中，这样使学生感受不到物理现象的真实生动的一面，使习题教学切断了学生物理学习兴趣的源头，脱离了生活中的真实性，学生的观察能力受到了很大的抑制。所以，在物理课堂教学中，注意引导学生观察物理现象，特别是物理实验所呈现的现象，提高学生对物理现象的观察兴趣。与此同时，引导学生观察生活中的实际例子或与物理相关的现象，学会在观察中分析和思考，是使学生在产生物理学习兴趣的同时，提高学生观察能力的重要途径。

（2）为学生积极创造观察物理现象的机会

教师可以从以下五个方面为学生创造更多的观察物理现象的机会。

第一，观察教师的课堂演示实验。通过教师的指导，明确观察目的和对象、学会观察细微的实验现象，学会对现象的分析，从而达到培养学生观察能力的目的。教师充分利用演示实验能有效缩短教学时间，将各种物理现象和复杂的数量关系直观地展示给学生。同时物理演示实验具有形象生动的特点，能为学生在形成物理概念、得出物理规律前创设必要的物理情境，激发学生学习物理的兴趣。

第二，观察自身的分组实验。分组实验多以测量性实验为主，通过现象观察、数据测量及分析处理，达到发现物理规律或验证物理原理的目的。在分组实验中，教师应通过恰当的指导，了解具体的观察要求和观察重点，对可能出现问题的地方通过引导讨论，让学生做好观察预案，在实验过程中，教师要巡视指导，对个别小组出现的问题进行个别指导，对共性的问题，适时组织讨论，使学生掌握观察的方法，做出及时调整，达到观察目的。

第三，增加“实验练习课”或“实验习作课”。多安排一些实验让学生有机会动手操作，以此来增加学生实验的次数。

第四，举办实验展览，开放实验室。将基本的实验器具、重要的演示实验和学生实验的仪器都陈列出来，让学生课后到实验展览室参观，并进行一定的操作和观察。

第五，布置预习性或者复习性的课外自然观察。要求学生自己动手做，细心观察，详细记录，培养他们认真记录、积累观察结果的好习惯。

（3）向学生明确观察的各项要求

第一，在观察之前要有明确的观察目的与周密的观察计划。必须有明确的观察目的任务，要有观察的中心和观察的范围，这样才能把学生的知觉严密地组织起来，并集中于所要观察的事物上，深入细致地进行观察。观察的目的任务愈明确，学生对知觉现象的反映就愈完整、愈清晰，因而观察的效果就愈好。同时，观察的计划性和系统性也是观察成功的重要保证。只有根据事先所拟定的周密计划，才能有步骤地观察而不至于遗漏某些部分和环节。如在每次观察之前要求学生制订出观察计划，包括观察目的、观察内容、观察步骤、观察的方法等，并严格地按照计划有系统、有步骤地进行观察，养成良好的观察习惯。

第二，要有认真细致的观察态度。观察时应该专心致志，否则就不能深入了解事物，也就发现不了物理事件的本质，概括不出相应的物理规律。

第三，要认真做好观察的记录和总结。进行观察时，所使用的方法、仪器和当时的环境条件，所得的数据和发现的新现象等都应当及时而准确地记录下来，并且某一阶段观察告一段落后还要进行总结，总结时可以检查观察的目的任务是否完成。

（4）教会学生科学的观察方法

在物理教学中，除了培养学生的观察兴趣，为学生的观察创造积极的条件，向学生明确观察的各项要求之外，教师还要在教学中教会学生科学的观察方法。

第一，比较观察法。比较就是在观察中区分客体，确定客体的异同，从而促进思维活动。由于事物和事物之间、现象和现象之间总是既有联系又有区别，因此总有可比之处。教师在教学过程中，要注意物理现象的分析比较，善于在相似的事物和现象中，通过比较找出它们的不同点，在不同的事物和现象中通过比较找出它们的共同点。

第二，顺序观察法。一般的观察顺序为从上到下、从外到内、从前到后、从左到右，教师应该教会学生按照一定的排列顺序进行观察。

第三，整体观察法。其观察程序为由整体到部分，再由部分到整体。即先对整体有一个初步的、一般的、粗略的认识后，再分出对象的各个部分，对这些部分细致地观察，从而对整体对象形成正确的认识。

第四，重点观察法。即抓住事物本质的核心的关键部分或现象进行观察，培养学生观察的选择性。引导学生注意收集反映物理现象本质特点的信息，依据观察的目的，区别哪些是需要观察的，哪些是不需要观察的。在观察物质时，引导学生根据观察的目的确定优先观察的核心部分；在观察实验时，引导学生注意对关键的、重要的以及不易观察的操作进行重点观察；在观察物理现象和图标模型时，引导学生观察能反映事物本质的现象和部分，避免无关现象的干扰。

（5）归纳观察法

归纳法运用到物理实验中就是从一个个的现象观察中，先得出一个个结论，然后归纳出一般的规律，是一种由特殊到一般的认识过程。

（6）培养学生良好的观察品质

对学生观察力培养还应注意品质上的培养，是否具有良好的观察品质也是物理学习能否成功的必要条件之一。

第一，培养学生不怕挫折、锲而不舍的精神。实验观察时通常不能一下就获得正确的观察结果。由于客观或主观因素出现一些偶然事故，如在操作过程中由于偶然的疏忽或在读取数据时的不细心，都有可能得出错误的结果。这时应教育学生不畏困难，不怕挫折，重新再来，直至得出正确的结论。

第二，培养学生实事求是、谦虚严谨的作风。实验观察时要尊重客观事实，按照客观事实获得真实、准确的信息。若观察的现象与预期的结果存在出入，应仔细分析实验的操作过程，了解实验器材的性能，分析是实验的误差还是由实验操作不当引起的，并尝试减小误差和纠正不当操作。若有与事实不符之处，应果断改正，重新实验，绝不允许假造实验现象、实验数据，最后应认真分析现象及数据，总结出正确的结论。

第三，培养学生在观察中积极思维的习惯。在观察时，由于思维活动的参与，可以大大地提高观察的效果。因此，观察时要求学生尽量摆脱思维定式的束缚，使学生有充分的思维空间，鼓励他们质疑、好问、勤于思考，这样才能在观察实践中勇于探索，发现新的物理现象和规律。

（五）物理实验能力

1.能力概述

从广义的角度来讲，物理实验能力是指运用物理实验理解、验证理论观点以及借助物理实验获得新认识的能力。它包括发现、选择和确立课题的能力，选用实验方法和设计实验方案的能力，使用仪器和实验操作的能力，观察实验的能力，实验思维的能力，收集资料数据的能力，分析、研究和处理实验资料、数据的能力，发现物理实验规律的能力，表述实验及其结果、最终解决问题的能力等。

从能力的高低层次来看，物理实验能力应具有三级构成（相对而言）。第一级是实验基本能力，即能顺利完成一般教学实验的能力。它包括实验准备能力、实验观察能力、实验操作能力、数据处理能力、图表绘制能力、报告写作能力六个方面。第二级是实验迁移能力，即在掌握实验基本能力的基础上，能进一步灵活运用所学物理实验知识开展一些物理实验活动的能力。它不但包括实验基本能力（第一级），还主要包括实验设计能力、自制器材能力、故障排除能力、实验资源利用能力等。第三级是实验科研能力，即在科研活动过程中通过实验达到研究目的的能力。科研是一种高度复杂的活动，科研实验的根本目的是探索新知识，因此实验科研能力不但包含了实验基本能力（第一级）和实验迁移能力（第二级），更为重要的是包括课题选择能力、资料检索能力、规律总结能力、实验推理能力、创新思维能力等。

从能力的表现形式来看，物理实验能力又可分为外在表现和内在表现两种形式。外在表现的实验能力是指在实验中容易被观测的、显性的动作技能，主要包括实验观察能力、实验操作能力、图表绘制能力、数据处理能力、报告写作能力、故障排除能力、自制器材能力、资料检索能力等。内在表现的实验能力是指在实验中难以被观测的、隐性的智慧能力，主要包括实验准备能力、实验设计能力、课题选择能力、规律总结能力、实验推理能力、创新思维能力等。

2.能力培养

物理实验能力是物理学习中至关重要的一项能力，因此很多一线的教师和相关的学科专家都对中学生物理实验能力的培养有所研究。在综合相关研究的基础上，我们从“基于课堂实验”和“基于课外拓展”这两方面对现有的培养方法进行了总结和归纳。

（1）基于课堂实验能力的培养方法

第一，改进课堂演示实验。主要可以从以下两个方面改进课堂演示实验：①在教师层面，用出声思维报告的方式给学生示范一般的解决实验问题的策略。教师在进行课堂教学演示实验时，要将学生容易犯的错误和容易碰到的问题都尽可能地展示出来，并且将自己思考的过程通过言语的形式向学生表述出来，让他们能够直观地理解教师在遇到问题时的思维方式和思考过程，这就是所谓的“出声思维报告”方式；②在学生层面，把部分演示实验改成学生上台演示或边讲边实验的形式，给学生提供更多亲自动手操作的机会。当演示实验所需的器材配备十分充足，且在生活中也较易取得的情况下，就可以把演示实验转变成学生的分组实验。

第二，强化学生实验的效果。主要包括以下两个方面的内容：①培养学生使用基本仪器的能力。高中物理实验中常用的实验器材有弹簧秤、斜面板、小车、频闪照相设备、刻度尺、秒表、电流表、电压表、电阻箱、滑动变阻器、气体注射器、U型管、磁铁、原副线圈、静电起电器、阴极射线管、光栅等，对于这些仪器，要求学生明白这些仪器的原理、构造、用途和维护方法，并能够准确熟练地使用。这些是提高学生物理实验能力的基础；②培养学生进行实验过程必须掌握的能力。①掌握实验的一般原理、进行实验设计和运用实验方法的能力。要求学生明确各个实验的目的、原理，根据实验的原理、要求对实验进行设计。包括实验的理论依据，实验中的已知量和需检测量，所要选择的仪器和实验条件，设计好实验步骤，画好记录表格，数据处理的方法等；②正确记录实验数据，并进行运算和分析，得出正确结论的能力。要求学生读取和记录数据时要注意读数记录要及时；记录数据要完整；数据单位要正确；③了解误差概念，学会初步的误差计算和分析。实验后要指导学生分析实验误差的原因，其中实验的误差主要有系统误差和偶然误差。要培养学生的实验能力，必须让学生了解减少误差就要想办法发现误差的来源，还要明白减少误差的方法，即用增加测量次数的方法来提高测量值的可靠程度；④会写一般的实验报告。学生在实验结束后，应根据原始记录和实验体会，撰写实验报告，这是一个十分重要的技能。教师对实验报告的写法和格式要严格要求，报告中要总结出实验成功的经验或失败的原因，使学生将来进行科学实验时能写出自己的实验成果。

（2）基于课外拓展的培养方法

学生在教师的引导下开展课外的实验活动，能够充分发挥个人的想象力和创造力，对自己所关心的问题进行有目的、有计划的研究，不再受课本的束缚。学生通过观察科学现象，探索科学规律，并将其用于生活实际，完成对物理学习的自主构建。教师在课外拓展中提高学生的物理实验能力时要注意以下几点：

第一，以课堂教学为基础，注意课内外知识向课外实验的延伸。学生只有具备了一定的基础知识，才能够进一步拓展。只有这样的知识拓展才能够起到帮助学生知识联系实际，在实践中锻炼实验技能的作用。

第二，重视教材中的阅读材料，积极拓展课题学习前的课外实验。教材中有许多阅读材料，这些材料有的与学科前沿有关，有的与现实生活有关，这些都能够激发学生探究的积极性。如果教师能够适时加以引导，就能够起到促使学生积极开展研究的作用。

第三，加强物理课外实验与其他学科的横向联系。引导学生将物理课外实验与数学、生物、化学、地理等学科相结合，加强知识的综合研究，能有效地提高学生实验设计和科学探究的能力。

（六）物理建模能力

1.能力概述

物理建模能力是指学生在掌握物理基础知识的前提下，在对物理问题进行本质特征分析基础上，建立合理的物理模型，并能对物理问题进行模型识别和再现，进而解决物理问题的能力。

（1）物理模型

在物理学中突出事物的主要因素、忽略次要因素而建立起来的一种理想化“模型”——物理模型。将它作为研究对象，以简化对原有事物的研究。

（2）物理模型的分类

第一，物质模型。物质可分为实体物质和场物质。实体物质模型有力学中的质点、轻质弹簧、弹性小球等；电磁学中的点电荷、平行板电容器、密绕螺线管等；气体性质中的理想气体；光学中的薄透镜、均匀介质等。场物质模型有匀强电场、匀强磁场等。

第二，状态模型。物理事件在变化过程中，通常在特定的时间、特定的位置、特定情境下，描述物理事件的物理参量之间遵循一种确定关系，我们把可以用若干参量描述的这种特定情形，称之为物理状态。物理状态一般有两种类型，一种是状态参量保持不变的稳定状态，如物体的受力平衡状态、研究理想气体时气体的平衡状态等；另一种是状态参量发生变化过程某一特定的状态，如波的图像反映了波在传播过程某时刻介质中各质点的振动状态、绳系小球在竖直平面内运动到最高点的临界状态等。

第三，过程模型。在研究质点运动时，如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动等；在研究理想气体状态变化时，如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等；还有一些物理量的均匀变化的过程，如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等；非均匀变化的过程，如汽车突然停止。这些都属于理想的过程模型。

（3）中学物理建模的方法

第一，相近类比法。彻底理解题意，根据两个对象在某方面上的共性，把一个研究对象的属性移接到另一个对象上去，使问题得以解决。

第二，近似处理法。分析事物性质、变化规律产生影响的各种因素，舍去次要因素，抓住问题的主要矛盾建立物理模型。

第三，描点观察法。选择恰当的坐标系，通过描点把一些简单函数的一般形态与已知的若干图形的物理意义进行比较来解答问题。

第四，假设推理法。在事实的真相不明朗时，为了描述事物的本质，运用直觉思维和逻辑思维建立物理模型。

2.能力培养

建立物理模型、识别物理模型和应用物理模型这三个阶段是相辅相成、相互渗透的，对学生物理建模能力的培养是必不可少的。在高中阶段，物理建模能力的训练主要体现在两方面：一是融合在物理概念、定理和定律等新知识点的学习中；二是在相应的习题训练中提高学生的建模能力。

（1）要培养学生正确的思维方式

物理学的发展历史展示着思维能力在物理模型的建立和发展中起着重大作用。无论是概念模型的建立或物理定律的发现，还是物理基础理论的创立和突破，都离不开思维能力。思维能力高低的关键在于思维方式的正确与否。

第一，在物理概念和规律的教学中培养学生正确的思维方式。首先要排除学生的思维障碍，转变思维方式，每一个新的物理概念和规律都建有新的物理模型，它们的产生意味着物理发展史上思维方式的变化，而学生的思维方式未必能够适应这种变化，这就要求教师寻找各种方法打破学生的思维定式。其次要克服思维的意义障碍，培养创造性思维。任何一个概念和规律的发展，都是创造性思维的结果，都是思维方式的一次重大飞跃。

第二，在物理习题的教学中培养学生正确的思维方式。物理问题教学是应用物理知识解决实际问题的过程，是培养学生正确思维、提高学习能力的大好时机。在开展习题教学的过程中，教师要以培养学生正确思维方式、提高学生能力为目的，绝不能就题讲题，寻求答案，否则将失去习题教学的意义。在习题教学中要注重一题多模型、多题一模型等培养分析综合思维。

（2）要教会学生运用模型的方法

第一，在物理建模中要引导学生善于抓住具体问题进行分析，把握问题的关键，除次要因素，突出主要因素，将研究对象抽象出来建立正确的物理模型。

第二，理解物理模型，培养学生的抽象思维能力和分析推理能力。高中物理的广度、深度和难度较初中物理而言都有了大幅度的提高。为了使学生适应这种变化，我们要指导学生善于将文字描述转化为图形描述，将图形描述进一步转化为数学描述。

第三，提炼物理模型，是解决实际问题的关键和常用方法。在解决实际问题时，我们要让学生树立“研究对象”的意识，通过分析问题中研究对象的条件、物理过程的特征，提炼与之相匹配的物理模型。在目前的高考中，一些“信息给予题”的关键就在于恰当地提炼出所给现象的物理模型。

第四，迁移物理模型，指导学生将物理模型运用于实际问题。有些问题物理现象比较复杂生疏，我们可以将陌生的物理情境与熟悉的物理模型相比较，通过深入分析，寻找共性，进行类比迁移；借助辩证思维，对本质不同的物理现象，进行联想迁移，从而获得使问题得以解决的替代模型。

物理问题通常源于生活和生产实际，但又是对生活和生产实际的提炼和抽象，这种提炼和抽象又通常用数学的语言加以表达。因此，寻找生活的物理原型，通过适当处理形成物理的模型，再用数学的语言表达为数学的模型，就可以使学生将物理学习建立在个人的经验之上，从而建构具有生命活力的物理知识。由此可见，引导学生学会物理模型建立，是学生学会物理学习的一个重要途径。

【注释】

[1]徐成华.高中物理教学研究[M].上海：上海社会科学院出版社，2017.

[2]冯华主.寓物理学科育人价值于教学中[M].北京：北京教育出版社，2019.

[3]王亦敏.开启高中之门辅导教程物理[M].杭州：浙江大学出版社，2016.