摘要：本文对笔者在组织物理教学过程中发现的教材中有关物理思维方法的内容进行了整理，总结了物理教学中常用的7种思维方法，并简单论述了利用教材对学生进行物理思维方法教育的三种途径。
关键词：教材 物理思维方式 物理教学
全日制义务教育《物理课程标准》指出“通过科学想象与科学推理方法相结合，培养学生的想象力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯，敢于质疑，勇于创新”。因此，重视思维能力的培养是物理教学的重要目标之一；另一方面，物理思维方法也是人们在物理研究和实践中采用的思维方法和科学方法的总结和概括，不仅可以提高物理学习的效率高中物理等势面，促进物理知识的学习，而且可以培养科学的世界观，培养学生独立思考和解决问题的能力。在多年的物理教学工作中，笔者发现教材中蕴含的物理思维方法很多，可以充分利用教材开展物理教学活动，渗透物理思维方法教育。
1.教材中蕴含的主要物理思维方法
1.物理模型思维方法
物理模型思维方法是指在学习物理过程中充分利用物理模型进行分析、综合的思维方法。所谓模型，就是把复杂的物理过程和研究对象的枝干抽出来，归结为一些简单的模型进行研究，以便抓住本质，解决问题。物理模型有两种：一是把研究对象看作抽象的理想模型。这样的模型有粒子、理想气体、弹簧振子、单摆、点电荷、点光源等；二是把物理过程抽象成理想模型。这样的模型有匀速直线运动、完全弹性碰撞、恒定电流等。同一物体可以分为若干个物理模型，例如，研究太阳与其他天体之间的引力时，把它看作质点；研究太阳的自转时，把它看作刚体；研究太阳对地球表面的照射时，把它看作平行光源。
对于同一个问题，不同的物理模型会得出不同的结论。选择模型的原则是在给定的条件下尽量简单。在各种物理教材中，有时会明确说明讨论的是哪种模型，如点粒子、光等。但大多数情况下，并没有说明，需要教师自己思考。例如，在力学的范围内，石头、球、子弹等不言而喻是点粒子。在旋转部分，杠杆、飞轮等应视为刚体。高中必修课1第10页：“在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并以此作为研究对象，是一种经常使用的科学研究方法。点粒子就是这种物理模型之一。”3-2卷第41页也指出，理想变压器也是一种理想化的模型。
2.物理演绎思维方法
物理学的演绎思维方法，就是归纳和演绎思维在物理学研究中的应用。比如在推导万有引力的过程中，我们讲到了海王星的发现。19世纪40年代，一位法国天文学家在研究天王星的观测数据时，发现它的位置与天文计算的结果不同。他利用万有引力的一般规律进行演绎推理，推断出这种偏差现象是由于一颗未知的行星吸引天王星造成的。他把这颗未知行星的运行轨道和预测位置告诉了柏林天文台。后来，德国天文学家加勒观测到了这颗行星，这就是海王星。
3. 物理类比思维
在物理学研究过程中，很多结论都是基于物理学家的类比思维得出的，讲到这些地方的时候，可以结合教材中的例子进行解释。比如讲到单摆的时候，知道当摆角小于5度时，具有一定摆长的单摆的振动周期与振幅、摆球都无关，这就叫单摆振动的等时性。单摆的等时性是伽利略通过类比的方法得出的结论。伽利略年轻时观察过教堂里悬挂的油灯的摆动，发现虽然吊灯的摆动幅度越来越小，但是每次摆动所花的时间好像是相等的。当时没有钟表，伽利略就利用自己脉搏跳动普遍具有规律性的特点，一边观察吊灯的摆动，一边跟踪自己的脉搏，运用类比推理。他的观察结果是正确的。
4.等效原理思维方法
高中物理我们学过匀速直线运动。但是讨论变速运动时，运动的速度就不是匀速的了。引入平均速度时，变速运动，即在一定时间内发生一定位移的运动，相当于在相同时间内发生相同位移的匀速直线运动。为了粗略地描述变速运动的速度，我们仍然使用位移与时间的比值。但是，这不叫速度，而是平均速度。所以，讨论平均速度时，需要明确这个效应是算在哪个时间段、哪个距离上的。如果是另一个距离、另一个时间段，可能就不等效了。
5.维度验证思维方法
基本量与派生量。预先选定若干物理量作为基本量。由于基本量是根据物理公式推导出其他物理量的单位，所以称为派生单位。国际上建立的适用于所有测量领域的通用单位量称为国际单位制。在力学范围内，国际单位制规定长度、质量、时间是三个基本量，以米、千克、秒为基本单位。速度、加速度、力、动量、功都是派生量，它们的单位米/秒、米/秒、牛顿、千克·米/秒、焦耳都是派生单位。作者认为，量纲验证思维方法往往不被一些师生重视，但其实它在物理学习和解题中起着重要作用。
6.科学猜想思维方法
将日常生活经验与对物理规律的探索结合起来，进行科学猜想。例如，学习阿基米德原理时，可以将其与从井中打水联系起来，随着水桶离开水面，感觉水桶逐渐变重，可以推断浮力的大小可能与物体浸入液体的体积有关。还可以将其与在河里游泳和在海水中游泳的区别联系起来，可以猜测浮力的大小可能与液体的密度有关。观察探索性实验，获得定性知识，然后进行科学猜想。例如，在做初中物理的探索性实验，研究液体的压强与深度的关系时网校头条，首先得到在液体内部的同一深度，各个方向的压强相等。然后，你意识到液体内部的压强随着深度的增加而增大，并科学地推测液体的压强可能与深度有关。
7. 比率法与反证法
教材中多次体现了比率法和矛盾法在物理学中的应用。高中教材必修一第15页：在这里，我们用两个物理量（位移和时间）的比值来定义一个新的物理量（速度），它的物理意义和原来的两个物理量完全不一样。在物理学中高中物理等势面，经常用比率来定义物理量，以研究物体的新知识，例如物质的密度、速度、压强等。其实这种方法在其他领域也经常使用，例如人均耕地面积、人均收入、商品单价等等。高中物理3-1第19页讨论等势面与电场线的关系时就用到了矛盾法证明。矛盾法证明是科学研究中一种重要的逻辑方法。
2. 教材融入物理思维方法教育的途径和方法
1. 引导学生开展课前预习活动
预习作业可以帮助学生在课堂教学中做到有的放矢，将预习中学到的知识与教师组织的课堂教学活动中学到的知识充分结合起来。在学生预习作业时，教师可以有意识地让学生关注书本内容，从而渗透物理思维方法的教育。例如，在学习万有引力定律之前，教师引导学生做预习活动。教师向学生讲解牛顿创立的实验哲学“分析—综合法”。分析法：实验、归纳、演绎相结合，旨在发现规律；综合法：建立原理进行演绎—建立理论发现规律—实践验证真理。