摘要：本文對筆者在組織物理教學過程中發現的教材中有關物理思維方法的內容進行了整理，總結了物理教學中常用的7種思維方法，并簡單論述了利用教材對學生進行物理思維方法教育的三種途徑。
關鍵詞：教材 物理思維方式 物理教學
全日制義務教育《物理課程標準》指出“通過科學想象與科學推理方法相結合，培養學生的想象力和分析概括能力，使學生養成良好的思維習慣，敢于質疑，勇于創新”。因此，重視思維能力的培養是物理教學的重要目標之一；另一方面，物理思維方法也是人們在物理研究和實踐中采用的思維方法和科學方法的總結和概括，不僅可以提高物理學習的效率高中物理等勢面，促進物理知識的學習，而且可以培養科學的世界觀，培養學生獨立思考和解決問題的能力。在多年的物理教學工作中，筆者發現教材中蘊含的物理思維方法很多，可以充分利用教材開展物理教學活動，滲透物理思維方法教育。
1.教材中蘊含的主要物理思維方法
1.物理模型思維方法
物理模型思維方法是指在學習物理過程中充分利用物理模型進行分析、綜合的思維方法。所謂模型，就是把復雜的物理過程和研究對象的枝干抽出來，歸結為一些簡單的模型進行研究，以便抓住本質，解決問題。物理模型有兩種：一是把研究對象看作抽象的理想模型。這樣的模型有粒子、理想氣體、彈簧振子、單擺、點電荷、點光源等；二是把物理過程抽象成理想模型。這樣的模型有勻速直線運動、完全彈性碰撞、恒定電流等。同一物體可以分為若干個物理模型，例如，研究太陽與其他天體之間的引力時，把它看作質點；研究太陽的自轉時，把它看作剛體；研究太陽對地球表面的照射時，把它看作平行光源。
對于同一個問題，不同的物理模型會得出不同的結論。選擇模型的原則是在給定的條件下盡量簡單。在各種物理教材中，有時會明確說明討論的是哪種模型，如點粒子、光等。但大多數情況下，并沒有說明，需要教師自己思考。例如，在力學的范圍內，石頭、球、子彈等不言而喻是點粒子。在旋轉部分，杠桿、飛輪等應視為剛體。高中必修課1第10頁：“在物理學中，突出問題的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并以此作為研究對象，是一種經常使用的科學研究方法。點粒子就是這種物理模型之一。”3-2卷第41頁也指出，理想變壓器也是一種理想化的模型。
2.物理演繹思維方法
物理學的演繹思維方法，就是歸納和演繹思維在物理學研究中的應用。比如在推導萬有引力的過程中，我們講到了海王星的發現。19世紀40年代，一位法國天文學家在研究天王星的觀測數據時，發現它的位置與天文計算的結果不同。他利用萬有引力的一般規律進行演繹推理，推斷出這種偏差現象是由于一顆未知的行星吸引天王星造成的。他把這顆未知行星的運行軌道和預測位置告訴了柏林天文臺。后來，德國天文學家加勒觀測到了這顆行星，這就是海王星。
3. 物理類比思維
在物理學研究過程中，很多結論都是基于物理學家的類比思維得出的，講到這些地方的時候，可以結合教材中的例子進行解釋。比如講到單擺的時候，知道當擺角小于5度時，具有一定擺長的單擺的振動周期與振幅、擺球都無關，這就叫單擺振動的等時性。單擺的等時性是伽利略通過類比的方法得出的結論。伽利略年輕時觀察過教堂里懸掛的油燈的擺動，發現雖然吊燈的擺動幅度越來越小，但是每次擺動所花的時間好像是相等的。當時沒有鐘表，伽利略就利用自己脈搏跳動普遍具有規律性的特點，一邊觀察吊燈的擺動，一邊跟蹤自己的脈搏，運用類比推理。他的觀察結果是正確的。
4.等效原理思維方法
高中物理我們學過勻速直線運動。但是討論變速運動時，運動的速度就不是勻速的了。引入平均速度時，變速運動，即在一定時間內發生一定位移的運動，相當于在相同時間內發生相同位移的勻速直線運動。為了粗略地描述變速運動的速度，我們仍然使用位移與時間的比值。但是，這不叫速度，而是平均速度。所以，討論平均速度時，需要明確這個效應是算在哪個時間段、哪個距離上的。如果是另一個距離、另一個時間段，可能就不等效了。
5.維度驗證思維方法
基本量與派生量。預先選定若干物理量作為基本量。由于基本量是根據物理公式推導出其他物理量的單位，所以稱為派生單位。國際上建立的適用于所有測量領域的通用單位量稱為國際單位制。在力學范圍內，國際單位制規定長度、質量、時間是三個基本量，以米、千克、秒為基本單位。速度、加速度、力、動量、功都是派生量，它們的單位米/秒、米/秒、牛頓、千克·米/秒、焦耳都是派生單位。作者認為，量綱驗證思維方法往往不被一些師生重視，但其實它在物理學習和解題中起著重要作用。
6.科學猜想思維方法
將日常生活經驗與對物理規律的探索結合起來，進行科學猜想。例如，學習阿基米德原理時，可以將其與從井中打水聯系起來，隨著水桶離開水面，感覺水桶逐漸變重，可以推斷浮力的大小可能與物體浸入液體的體積有關。還可以將其與在河里游泳和在海水中游泳的區別聯系起來，可以猜測浮力的大小可能與液體的密度有關。觀察探索性實驗，獲得定性知識，然后進行科學猜想。例如，在做初中物理的探索性實驗，研究液體的壓強與深度的關系時網校頭條，首先得到在液體內部的同一深度，各個方向的壓強相等。然后，你意識到液體內部的壓強隨著深度的增加而增大，并科學地推測液體的壓強可能與深度有關。
7. 比率法與反證法
教材中多次體現了比率法和矛盾法在物理學中的應用。高中教材必修一第15頁：在這里，我們用兩個物理量（位移和時間）的比值來定義一個新的物理量（速度），它的物理意義和原來的兩個物理量完全不一樣。在物理學中高中物理等勢面，經常用比率來定義物理量，以研究物體的新知識，例如物質的密度、速度、壓強等。其實這種方法在其他領域也經常使用，例如人均耕地面積、人均收入、商品單價等等。高中物理3-1第19頁討論等勢面與電場線的關系時就用到了矛盾法證明。矛盾法證明是科學研究中一種重要的邏輯方法。
2. 教材融入物理思維方法教育的途徑和方法
1. 引導學生開展課前預習活動
預習作業可以幫助學生在課堂教學中做到有的放矢，將預習中學到的知識與教師組織的課堂教學活動中學到的知識充分結合起來。在學生預習作業時，教師可以有意識地讓學生關注書本內容，從而滲透物理思維方法的教育。例如，在學習萬有引力定律之前，教師引導學生做預習活動。教師向學生講解牛頓創立的實驗哲學“分析—綜合法”。分析法：實驗、歸納、演繹相結合，旨在發現規律；綜合法：建立原理進行演繹—建立理論發現規律—實踐驗證真理。