物理教學(xué)與學(xué)生直覺(jué)思維能力培養(yǎng)

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在物理教學(xué)中,除培養(yǎng)學(xué)生的分析思維能力之外還應(yīng)十分重視學(xué)生直覺(jué)思維能力的培養(yǎng),才能進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量,為實(shí)現(xiàn)四化培養(yǎng)富有創(chuàng)造性的人才。
    直覺(jué)思維是以已經(jīng)獲得的知識(shí)和積累的經(jīng)驗(yàn)為依據(jù),思維水平達(dá)到超常的特殊表現(xiàn)形式,是對(duì)客觀現(xiàn)象的詳細(xì)內(nèi)容或所遇問(wèn)題沒(méi)有經(jīng)過(guò)充分邏輯推理和系統(tǒng)論證而作出的一種迅速而“徑直”猜度的認(rèn)識(shí)活動(dòng)。比如,當(dāng)學(xué)生遇到難題百思不得其解時(shí),有時(shí)卻忽然靈機(jī)一動(dòng),豁然開(kāi)朗,猜想出按什么途徑或方法可能將問(wèn)題解決,這種思維活動(dòng)便屬直覺(jué)思維??v觀物理學(xué)的發(fā)展歷史,便會(huì)發(fā)現(xiàn),物理學(xué)上的許多重大突破,往往是發(fā)端于直覺(jué)思維的。1900年普朗克摒棄了經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn),靠直覺(jué)思維的幫助,大膽地提出了“量子論”的假說(shuō);1905年愛(ài)因斯坦在沒(méi)有足夠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)以前,利用光子解釋了“光電效應(yīng)”,提出了愛(ài)因斯坦光電方程,并預(yù)言了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,這也應(yīng)歸功于直覺(jué)思維的效用;1934年湯川秀樹(shù)完成了“介子學(xué)說(shuō)”的論文,當(dāng)時(shí)也沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的論證,而是靠直覺(jué)思維的導(dǎo)引而產(chǎn)生的一種“假想”。1937年他又預(yù)言了宇宙射線中的新粒子可能是介子,后來(lái),這種直覺(jué)的假設(shè)才為實(shí)驗(yàn)所證實(shí);李政道、楊振寧發(fā)現(xiàn)力相互作用中宇宙不守恒定律,也是先有直覺(jué)結(jié)論而后為實(shí)驗(yàn)所證明的。因此,愛(ài)因斯坦認(rèn)為,在科學(xué)研究和創(chuàng)造發(fā)明中,“真正可貴的是直覺(jué)思維”。
    無(wú)數(shù)事實(shí)證明,如果沒(méi)有直覺(jué)思維,就沒(méi)有假說(shuō)和猜想,創(chuàng)造發(fā)明也就不復(fù)存在。在日常生活和工作中,如果沒(méi)有直覺(jué)思維,人就會(huì)表現(xiàn)出優(yōu)柔寡斷。在學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中也是離不開(kāi)直覺(jué)思維的,如有時(shí)表現(xiàn)為學(xué)生提出“怪”問(wèn)題,有時(shí)表現(xiàn)為突然“悟”出一個(gè)道理,有時(shí)表現(xiàn)為別出心裁地“應(yīng)急”性回答,有時(shí)在腦海中出現(xiàn)一種新奇景象等等,均是直覺(jué)思維活躍的反映。從小熱愛(ài)科技、勤于鉆研的16歲的美國(guó)少年恩斯沃思·菲樂(lè),在1922年收音機(jī)剛剛問(wèn)世不久,他便在直覺(jué)思維活動(dòng)中產(chǎn)生了“通過(guò)空中傳送圖像”的設(shè)想,經(jīng)過(guò)多年的刻苦努力和實(shí)驗(yàn),他終于成為電視發(fā)明家。我們建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家需要成千上萬(wàn)的科學(xué)家、發(fā)明家。和富有創(chuàng)造能力的人才,因此,教師應(yīng)該在鼓勵(lì)學(xué)生全面發(fā)展的基礎(chǔ)上,重視培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的直覺(jué)思維能力。在物理教學(xué)中,如何培養(yǎng)學(xué)生的直覺(jué)思維能力呢?
    一、物理學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu),是產(chǎn)生直覺(jué)思維的依據(jù)。
    直覺(jué)思維不是憑空產(chǎn)生的,必須具有該學(xué)科的基本知識(shí),了解該學(xué)科的研究方法。所謂物理學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),就是指物理學(xué)科的基本概念、基本原理、基本方法,以及它們之間的邏輯聯(lián)系和理論框架。學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),是學(xué)生記憶、應(yīng)用物理知識(shí),從而達(dá)到舉一反三,觸類(lèi)旁通的有力杠桿,也是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、增強(qiáng)興趣、探索發(fā)明的重要基礎(chǔ)。因?yàn)槲锢韺W(xué)科的基本結(jié)構(gòu),是人類(lèi)智慧活動(dòng)的結(jié)晶,學(xué)生只有掌握了具有一定深度與廣度的基本知識(shí)及其聯(lián)系之后,才能使思維活動(dòng)具有豐富的科學(xué)內(nèi)容,才有可能從錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)象中直接而迅速地“一眼看穿”事物的本質(zhì)和聯(lián)系,才能避免無(wú)根據(jù)的想入非非和胡猜亂想。例如,學(xué)生在學(xué)習(xí)“力的合成”內(nèi)容中,由于比較深入地理解了等效電阻和合力的概念,也掌握了等效代替和化簡(jiǎn)的方法,到了學(xué)習(xí)電容時(shí),就有可能直覺(jué)地想到電容的等效代替和化簡(jiǎn)。
    教師除了幫助學(xué)生掌握學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)之外,還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在課外廣泛地閱讀相關(guān)學(xué)科的書(shū)籍,以求開(kāi)闊視野,擴(kuò)大知識(shí)面,因?yàn)閷W(xué)生的知識(shí)越豐富,思維才能越靈活,“直覺(jué)猜中”自然奧秘的幾率也就越大。
    二、了解前人的創(chuàng)造過(guò)程及物理學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。出發(fā)學(xué)生的探索精神,培養(yǎng)學(xué)生的自信心。
    發(fā)明和創(chuàng)造來(lái)自探索,探索又發(fā)源于直覺(jué)思維,而直覺(jué)思維又以科學(xué)的自信為基礎(chǔ)。因此,教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)注意激發(fā)學(xué)生的探索精神和培養(yǎng)學(xué)生的自信心。過(guò)去,我們的課堂教學(xué)多是以教材的邏輯展開(kāi)為線索而進(jìn)行講授的,這雖然有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析思維能力,但是,若從培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和自信心來(lái)看,就顯得十分不夠。因此,教師應(yīng)當(dāng)把知識(shí)系統(tǒng)與該學(xué)科的發(fā)展史有機(jī)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行講授,介紹該學(xué)科及其原理究竟是如何產(chǎn)生和演進(jìn)的,使學(xué)生了解它的來(lái)龍去脈,把學(xué)生帶進(jìn)科學(xué)家的思維情境和發(fā)明創(chuàng)造的氛圍之中,去感受前人的發(fā)現(xiàn)過(guò)程和情緒體驗(yàn),這樣可使學(xué)生的思維處于高度“受激”狀態(tài),打破科學(xué)發(fā)明高不可攀的神秘感,并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)和躍躍欲試的探索精神。
    此外,高明的教師還應(yīng)經(jīng)常向?qū)W生介紹本學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì),以及還有哪些尚待解決的理論問(wèn)題和應(yīng)用問(wèn)題,以便把學(xué)生帶到科學(xué)前沿,從而獲得思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的較高起點(diǎn)。例如,美國(guó)《PSSC物理》在“萬(wàn)有引力”一章中,介紹了牛頓在伽里略和開(kāi)普勒等人研究成果的基礎(chǔ)上,通過(guò)蘋(píng)果落地受到啟發(fā),而直覺(jué)地提出“地球作用于蘋(píng)果的力可能也作用于月球”的猜想;而后牛頓又提出‘引力平方反比定律不僅適用于太陽(yáng)與行星、地球與月亮,而且也適用于任何兩塊物質(zhì)”的假設(shè);后來(lái),經(jīng)過(guò)理論研究和數(shù)學(xué)論證,終于發(fā)現(xiàn)了“萬(wàn)有引力定律”。一百年以后,卡文迪許才給予實(shí)驗(yàn)證明。后來(lái)又應(yīng)用這個(gè)定律直覺(jué)地預(yù)言了海王星由水星軌道的差異而引出了愛(ài)因斯坦的“廣義相對(duì)論”。該教材的這些敘述,使學(xué)生既了解了前人的科研歷程,又明白了學(xué)科進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì),更激發(fā)了學(xué)生勇于探索和不斷進(jìn)取的精神,并可使學(xué)生認(rèn)識(shí)到,只要認(rèn)真繼承前人的知識(shí)財(cái)富,勤于思考和持之以恒,便能有所發(fā)現(xiàn),有所創(chuàng)造。
    三、啟發(fā)和鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想,有計(jì)劃地培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用直覺(jué)思維解決問(wèn)題的能力。
    思維永遠(yuǎn)是從問(wèn)題開(kāi)始的。在教學(xué)中,教師要善于通過(guò)實(shí)驗(yàn)、列舉事例或引用已有知識(shí),把有待解決的問(wèn)題展現(xiàn)在學(xué)生面前,以激發(fā)學(xué)生的興趣和追求真理的愿望。教師要允許學(xué)生猜想各種問(wèn)題,并進(jìn)行熱情鼓勵(lì)和贊揚(yáng),使學(xué)生感到猜想的價(jià)值。合理性和教師的期望所在,從而使學(xué)生獲得滿(mǎn)意肯定的情緒體驗(yàn)和繼續(xù)進(jìn)行猜想的積極心理定向。當(dāng)然,教師要給以適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo),使學(xué)生明白什么值得猜想,什么不值得猜想,應(yīng)該如何猜想,并培養(yǎng)學(xué)生不怕譏笑、不怕出錯(cuò)和勇于自我修正的精神。教師要經(jīng)常運(yùn)用直覺(jué)思維對(duì)問(wèn)題進(jìn)行猜度,為學(xué)生做出示范,引發(fā)學(xué)生模仿。布魯納認(rèn)為,如果學(xué)生從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)他們的長(zhǎng)輩有效地利用直覺(jué)思維的方法去解決問(wèn)題,那么,他們就未必會(huì)相信和發(fā)展自己的直覺(jué)思維能力。一個(gè)善于運(yùn)用直覺(jué)思維的教師所培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生,一般來(lái)說(shuō)比較聰明。否則,訓(xùn)練出來(lái)的學(xué)生難免思想僵化,思路狹窄,其創(chuàng)造思維活動(dòng)的速度和效率必然極低,難以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展。
    經(jīng)常用啟發(fā)式教育學(xué)生,有助于拓寬學(xué)生的直覺(jué)思維天地。例如教師可通過(guò)“打比方”。“舉例子”等方式把抽象的概念具體化,深?yuàn)W的道理形象化,枯燥的知識(shí)趣味化,這樣不僅可使學(xué)生興趣盎然,茅塞頓開(kāi),提高直覺(jué)思維能力,“而且能使被研究的物理現(xiàn)象及其過(guò)程在學(xué)生腦海中形成物理圖象,構(gòu)成物理模型,進(jìn)而使學(xué)生產(chǎn)生可貴的直覺(jué)猜想。據(jù)說(shuō)大科學(xué)家麥克斯韋就養(yǎng)成了把每個(gè)問(wèn)題在大腦中構(gòu)成圖像的習(xí)慣;法拉第在1952年引進(jìn)了電力線和磁力線來(lái)形象地描繪電場(chǎng)和磁場(chǎng),這啟發(fā)人們形象地回答了許多磁學(xué)問(wèn)題,并推廣到其他矢量場(chǎng)。我們也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在解物理題時(shí),往往只有當(dāng)學(xué)生正確地畫(huà)出物理過(guò)程的示意圖時(shí),他們才能“一眼看到”問(wèn)題的答案。所以,在物理教學(xué)中,我們應(yīng)當(dāng)注意通過(guò)把問(wèn)題形象化來(lái)啟發(fā)學(xué)生的直覺(jué)思維。在物理學(xué)的發(fā)展中,許多新概念、新規(guī)律和新理論的提出,往往借助于類(lèi)比,例如,借助‘冰壓”而引入“電壓”的概念;盧瑟福由“大行星系”類(lèi)比到原子的“小行星系”等等。所以在物理教學(xué)中運(yùn)用類(lèi)比啟發(fā)直覺(jué)思維,具有獨(dú)特的作用。在自然界中,某些事物與事物之間還往往客觀地存在著某種對(duì)稱(chēng)性,比如在物理學(xué)中,質(zhì)點(diǎn)力學(xué)與剛體力學(xué),電場(chǎng)與磁場(chǎng),凸透鏡與凹透鏡等,它們之間在概念和規(guī)律上均有明顯的對(duì)稱(chēng)性。教師如能經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生考察和發(fā)現(xiàn)事物間的對(duì)稱(chēng)性,也有利于啟發(fā)學(xué)生的直覺(jué)思維。
    在物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的直覺(jué)思維能力,是一個(gè)有意義的課題,有待于廣大物理教學(xué)工作者從理論到實(shí)踐進(jìn)行深入地探討。