物理教學中直覺思維能力的培養(yǎng).doc

物理教學中直覺思維能力的培養(yǎng)句容市天王中學 蔣杰 郵編212441摘要：本文從物理直覺思維的概念出發(fā)，闡明了物理直覺思維與抽象思維、形象思維的關系，以及物理直覺思維在物理學習和科學探究中的重要作用而后論述了物理直覺思維的基本特點，提出了一些在物理教學中培養(yǎng)直覺思維的方法，比如運用對稱、等效代替、大膽猜想等方法是培養(yǎng)學生有意注意，促成直覺顯現(xiàn)的重要途徑。關鍵詞：物理直覺思維 重要作用 基本特點 重要途徑 1、物理直覺思維與其他思維的關系根據(jù)思維材料的不同，可將物理思維分為物理抽象思維、物理形象思維和物理直覺思維三種。凡是以物理概念為思維材料，以物理判斷形式來反應客觀物理事物的規(guī)律，達到對物理事物的本質(zhì)的認識過程叫做物理抽象思維。凡是以物理表象為思維材料而進行的思維叫做物理形象思維。而所謂的物理直覺思維，就是以物理概念和物理表象結(jié)合而成的，具有整體功能的知識組塊為思維材料而進行的思維。物理抽象思維和物理形象思維具有組織性、正確率較高，但思維方式過于程序化，運用過多易造成物理思維定勢，導致物理思維僵化，缺乏靈活性。而物理直覺思維不遵循一般的邏輯規(guī)則，不局限于傳統(tǒng)的物理思維模式，因而更具有創(chuàng)造性和靈活性。在物理學發(fā)展史上，科學家憑物理直覺取得重大發(fā)現(xiàn)不乏其例。如阿基米德在洗澡時，從浴桶中水溢出來的現(xiàn)象中獲得了一種“直覺的頓悟”，找到了表示物體在水中所受浮力大小與排開水的重量關系的阿基米德原理。由此可見，物理直覺思維由于沒有固定的推理過程，簡化和壓縮思維程序，在思維上走了捷徑，因而較之物理抽象思維和物理形象思維，又具有快捷性的特點。2、物理直覺思維的重要作用為什么在物理學研究和物理教育中特別強調(diào)要重視直覺思維？其理由在于，直覺思維具有邏輯思維所不具備的獨特的認識功能。直覺思維的跳躍性、整體性和猜測性的特點，使其在物理學研究和物理教育中具有以下認知功能。2.1選擇作用物理直覺思維對面對各種可能性做出正確選擇具有重要作用。因為在科學探究活動中，科學家常常會面臨各種可能做出抉擇的局面。特別是在各種可能結(jié)果出現(xiàn)的概率差不多，一時難以分出高低的情況下，科學家就會處于一種所謂“布里丹的驢子”的困境：一頭驢子站在兩個同樣大小的干草堆連線的中點處，如果它日復一日地無法決定吃哪一堆干草，那么最后只會餓死。當然，實際上驢子是不至于如此的。但是當科學家處于這種情景的時候，是不是能夠做出正確的決定，這就要取決于他的直覺思維能力拉。2.2聯(lián)系作用物理直覺思維具有聯(lián)系事物的作用。當人們研究某一物理問題時，外界提供的信息常常是不充分的，有很多空白點，僅憑邏輯思維根本無法窺探事物的本質(zhì)，此時，直覺思維不受“邏輯順序”束縛的特點便可發(fā)揮作用。雖然并不能保證每一次都能把中間的路徑聯(lián)系起來，但如果不去伸出直覺思維的觸角，就永遠也走不遠。愛因斯坦曾高度評價物理直覺思維聯(lián)系事物的重要意義，他指出：“在法拉第麥克斯韋這一對和伽利略牛頓這一對之間有非常值得注意的內(nèi)在相似性每一對中的第一位都直覺地抓住了事物的直接聯(lián)系，而第二位則嚴格地用公式把這些聯(lián)系表述了出來，并且定量地應用了它們。這很好地說明了物理直覺思維的聯(lián)系功能。2.3預見作用物理學家在科學創(chuàng)造過程中，當邏輯思維還不能起作用的時候，首先要對研究對象做出判斷，提出自己獨立的見解，做出科學的預見。這種預見是在經(jīng)驗和實踐的基礎上，依靠科學洞察力和想象而來。即使在邏輯思維起作用的時候，直覺思維也還是非常重要的。深與遠是直覺思維最為重要的特色。這是因為，在新的領域內(nèi)，由于研究對象的復雜和深奧，人們已不能隨意構(gòu)造實驗去發(fā)現(xiàn)或建立方程、規(guī)律，也不能隨時隨意用實驗驗證理論的正確性，而必須借助于越來越復雜的數(shù)學，尤其是借助于科學家的直覺去推進科學的發(fā)展。3、物理直覺思維的特點物理直覺思維雖然其思維材料仍是物理概念和物理表象，但已不是原有意義的物理概念和物理表象，而是它們結(jié)合而成的知識組塊。3.1物理直覺思維的整體性物理直覺思維是綜合運用已有知識、表象、經(jīng)驗感覺，從整體上研究物理問題，從整體上把握物理對象和物理過程，把注意力和著力點放在物理問題的整體對外效應上，不像物理抽象思維那樣，將物理對象分解為若干部分，逐個進行考察，然后再進行綜合，而是在對物理問題作總體分析的前提下，進行一種簡約的、有選擇的、急速的推理，然后以一種敏銳的觀察力、有根據(jù)的想象力和判斷力，以單刀直入的方式，一次性地從整體上揭示物理事物的本質(zhì)。如教師給學生提出一個物理問題，當問題提出后，有的學生很快就推測出這個問題的結(jié)論，有的學生則預感到研究這一問題的方法。這些思維活動屬于物理直覺思維，都是從整體上把握物理事物和物理問題。3.2物理直覺思維的突發(fā)性物理直覺思維，往往具有“突發(fā)的”性質(zhì)，這種直覺的頓悟，既可以發(fā)生在為解決物理問題進行苦思冥想時那種受主體指揮和控制的“現(xiàn)實思維”中，也可以發(fā)生在主體當時并不在思考所要解決的問題，甚至在某種漫無目的的、不受主體控制的“潛意識”中。例如牛頓由于發(fā)現(xiàn)蘋果從樹上掉下來從而發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律就具有直覺思維的這種“突發(fā)”性。3.3物理直覺思維的隨機性直覺思維的隨機性具有兩方面的含義，首先，靈感的出現(xiàn)常常是人們預料不到的；其次，直覺思維的結(jié)果可能是正確的，也可能是錯誤的，它是對物理問題的直覺的猜測，其結(jié)論的正確性要靠實驗來檢驗。當然，只有在主體積累了豐富的物理知識和經(jīng)驗的基礎上，對物理學有濃厚的興趣和強烈的探究欲，具有較強的物理思維能力和靈活分析、解決問題的方法，并對某一物理問題經(jīng)過超常規(guī)的過量思考，才能產(chǎn)生直覺，顯現(xiàn)靈感?！斑^量思考是促成靈感到來的必經(jīng)階段。蘋果落地人人皆知，但只有牛頓才將之與物體間的引力聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律；在水中受到浮力作用，人人都有體驗，但只有阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力定律。4、物理直覺思維能力的培養(yǎng)物理直覺思維作用和特點告訴我們，結(jié)合物理知識與物理能力教學，追尋物理思維運動的軌跡，能有效地誘發(fā)物理直覺思維。在物理教學中，培養(yǎng)學生的物理直覺思維能力，可從以下幾個方面進行。4.1對稱思想，顯現(xiàn)直覺 直覺不是模仿，而是在變異中求得發(fā)現(xiàn)，是一種創(chuàng)造性的思維活動。在自然界和自然科學中，普遍存在著優(yōu)美和諧的對稱現(xiàn)象。在物理學中，物理模型、物體的運動、場的分布、電路和光路等，往往具有對稱的特點。不論是在同一問題的不同過程中，還是在兩個截然不同性質(zhì)的問題中，物理規(guī)律可以等效地遷移。在物理教學中，注意比較相似事物之間的內(nèi)在差異，注意發(fā)現(xiàn)不同事物之間的內(nèi)在聯(lián)系，同時培養(yǎng)學生注意發(fā)現(xiàn)對稱的特點，尤其是隱含的對稱特點。這些都能促成直覺顯現(xiàn)，突破常規(guī)，開拓思路，使問題迅速而簡捷地得到解決，有時甚至一眼就看出答案了。4.2等效替代，顯現(xiàn)直覺 直覺不會憑空產(chǎn)生，要以已獲得的知識和處理問題方法為基礎，并在積極的思考中顯現(xiàn)。在教學過程中，當學生遇到難題，思路閉塞，無從下手時，教師應引導學生常用假設的物理量或物理過程代替實際的物理量或物理過程，從中提示與發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律性的東西，使同類問題得到解決，以促成直覺思維的顯現(xiàn)。替代之后效果相同，這樣的等效替代可以使計算過程大為簡化，或者使原來無法計算的問題變成能夠解決。4.3大膽猜想，顯現(xiàn)直覺物理直覺思維的非邏輯性要求我們在教學中要對學生進行思維的非形式邏輯的訓練，因為當外界所提供的信息不充分，具有許多空白點時，我們就不能僅僅根據(jù)所面臨的實物、符號或情勢做出判別。這就要求思維者借助于想象、猜測來形成結(jié)論或答案，然后加以核對或證明。因此應鼓勵學生不受形式邏輯的約束而自由地進行思考，讓學生通過觀察、想象，進行大膽的猜想，憑直覺得出結(jié)論，從而培養(yǎng)學生的物理直覺思維能力。 5、總結(jié)總而言之，物理直覺思維的特點決定了它在物理學習和物理發(fā)現(xiàn)中的存在和作用，其突變機理為培養(yǎng)物理直覺思維能力提供了依據(jù)。在物理教學中，只有做到物理抽象思維能力、物理形象思維能力和物理直覺思維能力培養(yǎng)的辯證