在高中物理教学中培养直觉思维能力

在高中物理教学中培养直觉思维能力

在高中物理教学中培养直觉思维能力重庆市江津区几江中学 王 勇【摘 要】直觉思维是以已经获得的知识和积累的经验为依据，思维水平达到超常的特殊表现形式，是对客观现象的详细内容或所遇问题没有经过充分逻辑推理和系统论证而作出的一种迅速而“径直”猜度的认识活动。【关键词】依据；自信心；能力在物理教学中，除培养学生的分析思维能力之外还应十分重视学生直觉思维能力的培养，才能进一步提高教学质量，培养富有创造性的人才。直觉思维是以已经获得的知识和积累的经验为依据，思维水平达到超常的特殊表现形式，是对客观现象的详细内容或所遇问题没有经过充分逻辑推理和系统论证而作出的一种迅速而“径直”猜度的认识活动。比如，当学生遇到难题百思不得其解时，有时却忽然灵机一动，豁然开朗，猜想出按什么途径或方法可能将问题解决，这种思维活动便属直觉思维。纵观物理学的发展历史，便会发现，物理学上的许多重大突破，往往是发端于直觉思维的。1900年普朗克摒弃了经典物理学的观点，靠直觉思维的帮助，大胆地提出了“量子论”的假说：1934年汤川秀树完成了“介子学说”的论文，当时也没有进行系统的论证，而是靠直觉思维的导引而产生的一种“假想”。因此，爱因斯坦认为，在科学研究和创造发明中，“真正可贵的是直觉思维”。一、物理学科的知识结构，是产生直觉思维的依据直觉思维不是凭空产生的，必须具有该学科的基本知识，了解该学科的研究方法。所谓物理学科的基本结构，就是指物理学科的基本概念、基本原理、基本方法，以及它们之间的逻辑联系和理论框架。学科的基本结构，是学生记忆、应用物理知识，从而达到举一反三，触类旁通的有力杠杆，也是发现问题、增强兴趣、探索发明的重要基础。因为物理学科的基本结构，是人类智慧活动的结晶，学生只有掌握了具有一定深度与广度的基本知识及其联系之后，才能使思维活动具有丰富的科学内容，才有可能从错综复杂的现象中直接而迅速地“一眼看穿”事物的本质和联系，才能避免无根据的想入非非和胡猜乱想。教师除了帮助学生掌握学科知识结构之外，还应鼓励学生在课外广泛地阅读相关学科的书籍，以求开阔视野，扩大知识面，因为学生的知识越丰富，思维才能越灵活，“直觉猜中”自然奥秘的几率也就越大。二、了解前人的创造过程及物理学的发展趋势，触发学生的探索精神，培养学生的自信心发明和创造来自探索，探索又发源于直觉思维，而直觉思维又以科学的自信为基础。因此，教师在教学中应当注意激发学生的探索精神和培养学生的自信心。教师应当把知识系统与该学科的发展史有机结合起来进行讲授，介绍该学科及其原理究竟是如何产生和演进的，使学生了解它的来龙去脉，把学生带进科学家的思维情境和发明创造的氛围之中，去感受前人的发现过程和情绪体验，这样可使学生的思维处于高度“受激”状态，打破科学发明高不可攀的神秘感，并激发学生的创造意识和跃跃欲试的探索精神。此外，教师还应经常向学生介绍本学科的发展趋势，以及还有哪些尚待解决的理论问题和应用问题，以便把学生带到科学前沿，从而获得思考问题和解决问题的较高起点。例如，美国《PSSC物理》在“万有引力”一章中，介绍了牛顿在伽里略和开普勒等人研究成果的基础上，通过苹果落地受到启发，而直觉地提出“地球作用于苹果的力可能也作用于月球”的猜想：而后牛顿又提出“引力平方反比定律不仅适用于太阳与行星、地球与月亮，而且也适用于任何两块物质”的假设；后来，经过理论研究和数学论证，终于发现了“万有引力定律”。一百年以后，卡文迪许才给予实验证明。后来又应用这个定律直觉地预言了海王星由水星轨道的差异而引出了爱因斯坦的“广义相对论”。该教材的这些叙述，使学生既了解了前人的科研历程，又明白了学科进一步发展的趋势，更激发了学生勇于探索和不断进取的精神，并可使学生认识到，只要认真继承前人的知识财富，勤于思考和持之以恒，便能有所发现，有所创造。三、启发和鼓励学生大胆猜想，有计划地培养运用直觉思维解决问题的能力思维永远是从问题开始的。在教学中，教师要善于通过实验、列举事例或引用已有知识，把有待解决的问题展现在学生面前，以激发学生的兴趣和追求真理的愿望。教师要允许学生猜想各种问题，并进行热情鼓励和赞扬，使学生感到猜想的价值。布鲁纳认为，如果学生从来没有见过他们的长辈有效地利用直觉思维的方法去解决问题，那么，他们就未必会相信和发展自己的直觉思维能力。一个善于运用直觉思维的教师所培养出来的学生，一般来说比较聪明。否则，训练出来的学生难免思想僵化，思路狭窄，其创造思维活动的速度和效率必然极低，难以适应现代社会的发展。经常用启发式教育学生，有助于拓宽学生的直觉思维天地。例如教师可通过“打比方”、“举例子”等方式把抽象的概念具体化，深奥的道理形象化，枯燥的知识趣味化，这样不仅可使学生兴趣盎然，茅塞顿开，提高直觉思维能力，而且能使被研究的物理现象及其过程在学生脑海中形成物理图象，构成物理模型，进而使学生产生可贵的直觉猜想。据说大科学家麦克斯韦就养成了把每个问题在大脑中构成图像的习惯；法拉第在1952年引进了电力线和磁力线来形象地描绘电场和磁场，这启发人们形象地回答了许多磁学问题，并推广到其他矢量场。我们也经常发现在解物理题时，往往只有当学生正确地画出物理过程的示意图时，他们才能“一眼看到”问题的答案。所以，在物理教学中，我们应当注意通过把问题形象化来启发学生的直觉思维。要培养学生运用组块思维的习惯。直觉思维是知识组块与当前问题相互作用的产物。知识组块既可以是一个知识单元，还可以是一个问题类型或一个问题模式，但更多的情况是知识、方法和经验的浓缩，它作为一个整体被储存、提取和应用。实践表明，通过物理系列问题的分析，总结出它们的共性，对训练学生的组块思维，提高直觉迁移力是有利的。如，对动生电动势产生机理和电磁流量计、霍尔效应、磁流体发电机等问题的原理放在一起分析作比较，归纳出它们的共同点，等等。在物理教学中如何培养学生的直觉思维能力，是一个有意义的课题，有待于广大物理教学工作者从理论到实践进行深入地探讨。