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物理教學(xué)中直覺(jué)思維能力的培養(yǎng)句容市天王中學(xué) 蔣杰 郵編212441摘要:本文從物理直覺(jué)思維的概念出發(fā),闡明了物理直覺(jué)思維與抽象思維、形象思維的關(guān)系,以及物理直覺(jué)思維在物理學(xué)習(xí)和科學(xué)探究中的重要作用而后論述了物理直覺(jué)思維的基本特點(diǎn),提出了一些在物理教學(xué)中培養(yǎng)直覺(jué)思維的方法,比如運(yùn)用對(duì)稱、等效代替、大膽猜想等方法是培養(yǎng)學(xué)生有意注意,促成直覺(jué)顯現(xiàn)的重要途徑。關(guān)鍵詞:物理直覺(jué)思維 重要作用 基本特點(diǎn) 重要途徑 1、物理直覺(jué)思維與其他思維的關(guān)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(jué)思維三種。凡是以物理概念為思維材料,以物理判斷形式來(lái)反應(yīng)客觀物理事物的規(guī)律,達(dá)到對(duì)物理事物的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程叫做物理抽象思維。凡是以物理表象為思維材料而進(jìn)行的思維叫做物理形象思維。而所謂的物理直覺(jué)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(shí)組塊為思維材料而進(jìn)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(guò)于程序化,運(yùn)用過(guò)多易造成物理思維定勢(shì),導(dǎo)致物理思維僵化,缺乏靈活性。而物理直覺(jué)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(xué)發(fā)展史上,科學(xué)家憑物理直覺(jué)取得重大發(fā)現(xiàn)不乏其例。如阿基米德在洗澡時(shí),從浴桶中水溢出來(lái)的現(xiàn)象中獲得了一種“直覺(jué)的頓悟”,找到了表示物體在水中所受浮力大小與排開(kāi)水的重量關(guān)系的阿基米德原理。由此可見(jiàn),物理直覺(jué)思維由于沒(méi)有固定的推理過(guò)程,簡(jiǎn)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(diǎn)。2、物理直覺(jué)思維的重要作用為什么在物理學(xué)研究和物理教育中特別強(qiáng)調(diào)要重視直覺(jué)思維?其理由在于,直覺(jué)思維具有邏輯思維所不具備的獨(dú)特的認(rèn)識(shí)功能。直覺(jué)思維的跳躍性、整體性和猜測(cè)性的特點(diǎn),使其在物理學(xué)研究和物理教育中具有以下認(rèn)知功能。2.1選擇作用物理直覺(jué)思維對(duì)面對(duì)各種可能性做出正確選擇具有重要作用。因?yàn)樵诳茖W(xué)探究活動(dòng)中,科學(xué)家常常會(huì)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(shí)難以分出高低的情況下,科學(xué)家就會(huì)處于一種所謂“布里丹的驢子”的困境:一頭驢子站在兩個(gè)同樣大小的干草堆連線的中點(diǎn)處,如果它日復(fù)一日地?zé)o法決定吃哪一堆干草,那么最后只會(huì)餓死。當(dāng)然,實(shí)際上驢子是不至于如此的。但是當(dāng)科學(xué)家處于這種情景的時(shí)候,是不是能夠做出正確的決定,這就要取決于他的直覺(jué)思維能力拉。2.2聯(lián)系作用物理直覺(jué)思維具有聯(lián)系事物的作用。當(dāng)人們研究某一物理問(wèn)題時(shí),外界提供的信息常常是不充分的,有很多空白點(diǎn),僅憑邏輯思維根本無(wú)法窺探事物的本質(zhì),此時(shí),直覺(jué)思維不受“邏輯順序”束縛的特點(diǎn)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(lái),但如果不去伸出直覺(jué)思維的觸角,就永遠(yuǎn)也走不遠(yuǎn)。愛(ài)因斯坦曾高度評(píng)價(jià)物理直覺(jué)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(duì)和伽利略牛頓這一對(duì)之間有非常值得注意的內(nèi)在相似性每一對(duì)中的第一位都直覺(jué)地抓住了事物的直接聯(lián)系,而第二位則嚴(yán)格地用公式把這些聯(lián)系表述了出來(lái),并且定量地應(yīng)用了它們。這很好地說(shuō)明了物理直覺(jué)思維的聯(lián)系功能。2.3預(yù)見(jiàn)作用物理學(xué)家在科學(xué)創(chuàng)造過(guò)程中,當(dāng)邏輯思維還不能起作用的時(shí)候,首先要對(duì)研究對(duì)象做出判斷,提出自己獨(dú)立的見(jiàn)解,做出科學(xué)的預(yù)見(jiàn)。這種預(yù)見(jiàn)是在經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,依靠科學(xué)洞察力和想象而來(lái)。即使在邏輯思維起作用的時(shí)候,直覺(jué)思維也還是非常重要的。深與遠(yuǎn)是直覺(jué)思維最為重要的特色。這是因?yàn)椋谛碌念I(lǐng)域內(nèi),由于研究對(duì)象的復(fù)雜和深?yuàn)W,人們已不能隨意構(gòu)造實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)或建立方程、規(guī)律,也不能隨時(shí)隨意用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論的正確性,而必須借助于越來(lái)越復(fù)雜的數(shù)學(xué),尤其是借助于科學(xué)家的直覺(jué)去推進(jìn)科學(xué)的發(fā)展。3、物理直覺(jué)思維的特點(diǎn)物理直覺(jué)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(shí)組塊。3.1物理直覺(jué)思維的整體性物理直覺(jué)思維是綜合運(yùn)用已有知識(shí)、表象、經(jīng)驗(yàn)感覺(jué),從整體上研究物理問(wèn)題,從整體上把握物理對(duì)象和物理過(guò)程,把注意力和著力點(diǎn)放在物理問(wèn)題的整體對(duì)外效應(yīng)上,不像物理抽象思維那樣,將物理對(duì)象分解為若干部分,逐個(gè)進(jìn)行考察,然后再進(jìn)行綜合,而是在對(duì)物理問(wèn)題作總體分析的前提下,進(jìn)行一種簡(jiǎn)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(xué)生提出一個(gè)物理問(wèn)題,當(dāng)問(wèn)題提出后,有的學(xué)生很快就推測(cè)出這個(gè)問(wèn)題的結(jié)論,有的學(xué)生則預(yù)感到研究這一問(wèn)題的方法。這些思維活動(dòng)屬于物理直覺(jué)思維,都是從整體上把握物理事物和物理問(wèn)題。3.2物理直覺(jué)思維的突發(fā)性物理直覺(jué)思維,往往具有“突發(fā)的”性質(zhì),這種直覺(jué)的頓悟,既可以發(fā)生在為解決物理問(wèn)題進(jìn)行苦思冥想時(shí)那種受主體指揮和控制的“現(xiàn)實(shí)思維”中,也可以發(fā)生在主體當(dāng)時(shí)并不在思考所要解決的問(wèn)題,甚至在某種漫無(wú)目的的、不受主體控制的“潛意識(shí)”中。例如牛頓由于發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果從樹(shù)上掉下來(lái)從而發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律就具有直覺(jué)思維的這種“突發(fā)”性。3.3物理直覺(jué)思維的隨機(jī)性直覺(jué)思維的隨機(jī)性具有兩方面的含義,首先,靈感的出現(xiàn)常常是人們預(yù)料不到的;其次,直覺(jué)思維的結(jié)果可能是正確的,也可能是錯(cuò)誤的,它是對(duì)物理問(wèn)題的直覺(jué)的猜測(cè),其結(jié)論的正確性要靠實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。當(dāng)然,只有在主體積累了豐富的物理知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)物理學(xué)有濃厚的興趣和強(qiáng)烈的探究欲,具有較強(qiáng)的物理思維能力和靈活分析、解決問(wèn)題的方法,并對(duì)某一物理問(wèn)題經(jīng)過(guò)超常規(guī)的過(guò)量思考,才能產(chǎn)生直覺(jué),顯現(xiàn)靈感。“過(guò)量思考是促成靈感到來(lái)的必經(jīng)階段。蘋(píng)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(lái),發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律;在水中受到浮力作用,人人都有體驗(yàn),但只有阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力定律。4、物理直覺(jué)思維能力的培養(yǎng)物理直覺(jué)思維作用和特點(diǎn)告訴我們,結(jié)合物理知識(shí)與物理能力教學(xué),追尋物理思維運(yùn)動(dòng)的軌跡,能有效地誘發(fā)物理直覺(jué)思維。在物理教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的物理直覺(jué)思維能力,可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。4.1對(duì)稱思想,顯現(xiàn)直覺(jué) 直覺(jué)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(dòng)。在自然界和自然科學(xué)中,普遍存在著優(yōu)美和諧的對(duì)稱現(xiàn)象。在物理學(xué)中,物理模型、物體的運(yùn)動(dòng)、場(chǎng)的分布、電路和光路等,往往具有對(duì)稱的特點(diǎn)。不論是在同一問(wèn)題的不同過(guò)程中,還是在兩個(gè)截然不同性質(zhì)的問(wèn)題中,物理規(guī)律可以等效地遷移。在物理教學(xué)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(shí)培養(yǎng)學(xué)生注意發(fā)現(xiàn)對(duì)稱的特點(diǎn),尤其是隱含的對(duì)稱特點(diǎn)。這些都能促成直覺(jué)顯現(xiàn),突破常規(guī),開(kāi)拓思路,使問(wèn)題迅速而簡(jiǎn)捷地得到解決,有時(shí)甚至一眼就看出答案了。4.2等效替代,顯現(xiàn)直覺(jué) 直覺(jué)不會(huì)憑空產(chǎn)生,要以已獲得的知識(shí)和處理問(wèn)題方法為基礎(chǔ),并在積極的思考中顯現(xiàn)。在教學(xué)過(guò)程中,當(dāng)學(xué)生遇到難題,思路閉塞,無(wú)從下手時(shí),教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生常用假設(shè)的物理量或物理過(guò)程代替實(shí)際的物理量或物理過(guò)程,從中提示與發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律性的東西,使同類問(wèn)題得到解決,以促成直覺(jué)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(jì)算過(guò)程大為簡(jiǎn)化,或者使原來(lái)無(wú)法計(jì)算的問(wèn)題變成能夠解決。4.3大膽猜想,顯現(xiàn)直覺(jué)物理直覺(jué)思維的非邏輯性要求我們?cè)诮虒W(xué)中要對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維的非形式邏輯的訓(xùn)練,因?yàn)楫?dāng)外界所提供的信息不充分,具有許多空白點(diǎn)時(shí),我們就不能僅僅根據(jù)所面臨的實(shí)物、符號(hào)或情勢(shì)做出判別。這就要求思維者借助于想象、猜測(cè)來(lái)形成結(jié)論或答案,然后加以核對(duì)或證明。因此應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生不受形式邏輯的約束而自由地進(jìn)行思考,讓學(xué)生通過(guò)觀察、想象,進(jìn)行大膽的猜想,憑直覺(jué)得出結(jié)論,從而培養(yǎng)學(xué)生的物理直覺(jué)思維能力。 5、總結(jié)總而言之,物理直覺(jué)思維的特點(diǎn)決定了它在物理學(xué)習(xí)和物理發(fā)現(xiàn)中的存在和作用,其突變機(jī)理為培養(yǎng)物理直覺(jué)思維能力提供了依據(jù)。在物理教學(xué)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(jué)思維能力培養(yǎng)的辯證
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