物理教学中直觉思维能力的培养.doc

物理教学中直觉思维能力的培养句容市天王中学 蒋杰 邮编212441摘要：本文从物理直觉思维的概念出发，阐明了物理直觉思维与抽象思维、形象思维的关系，以及物理直觉思维在物理学习和科学探究中的重要作用而后论述了物理直觉思维的基本特点，提出了一些在物理教学中培养直觉思维的方法，比如运用对称、等效代替、大胆猜想等方法是培养学生有意注意，促成直觉显现的重要途径。关键词：物理直觉思维 重要作用 基本特点 重要途径 1、物理直觉思维与其他思维的关系根据思维材料的不同，可将物理思维分为物理抽象思维、物理形象思维和物理直觉思维三种。凡是以物理概念为思维材料，以物理判断形式来反应客观物理事物的规律，达到对物理事物的本质的认识过程叫做物理抽象思维。凡是以物理表象为思维材料而进行的思维叫做物理形象思维。而所谓的物理直觉思维，就是以物理概念和物理表象结合而成的，具有整体功能的知识组块为思维材料而进行的思维。物理抽象思维和物理形象思维具有组织性、正确率较高，但思维方式过于程序化，运用过多易造成物理思维定势，导致物理思维僵化，缺乏灵活性。而物理直觉思维不遵循一般的逻辑规则，不局限于传统的物理思维模式，因而更具有创造性和灵活性。在物理学发展史上，科学家凭物理直觉取得重大发现不乏其例。如阿基米德在洗澡时，从浴桶中水溢出来的现象中获得了一种“直觉的顿悟”，找到了表示物体在水中所受浮力大小与排开水的重量关系的阿基米德原理。由此可见，物理直觉思维由于没有固定的推理过程，简化和压缩思维程序，在思维上走了捷径，因而较之物理抽象思维和物理形象思维，又具有快捷性的特点。2、物理直觉思维的重要作用为什么在物理学研究和物理教育中特别强调要重视直觉思维？其理由在于，直觉思维具有逻辑思维所不具备的独特的认识功能。直觉思维的跳跃性、整体性和猜测性的特点，使其在物理学研究和物理教育中具有以下认知功能。2.1选择作用物理直觉思维对面对各种可能性做出正确选择具有重要作用。因为在科学探究活动中，科学家常常会面临各种可能做出抉择的局面。特别是在各种可能结果出现的概率差不多，一时难以分出高低的情况下，科学家就会处于一种所谓“布里丹的驴子”的困境：一头驴子站在两个同样大小的干草堆连线的中点处，如果它日复一日地无法决定吃哪一堆干草，那么最后只会饿死。当然，实际上驴子是不至于如此的。但是当科学家处于这种情景的时候，是不是能够做出正确的决定，这就要取决于他的直觉思维能力拉。2.2联系作用物理直觉思维具有联系事物的作用。当人们研究某一物理问题时，外界提供的信息常常是不充分的，有很多空白点，仅凭逻辑思维根本无法窥探事物的本质，此时，直觉思维不受“逻辑顺序”束缚的特点便可发挥作用。虽然并不能保证每一次都能把中间的路径联系起来，但如果不去伸出直觉思维的触角，就永远也走不远。爱因斯坦曾高度评价物理直觉思维联系事物的重要意义，他指出：“在法拉第麦克斯韦这一对和伽利略牛顿这一对之间有非常值得注意的内在相似性每一对中的第一位都直觉地抓住了事物的直接联系，而第二位则严格地用公式把这些联系表述了出来，并且定量地应用了它们。这很好地说明了物理直觉思维的联系功能。2.3预见作用物理学家在科学创造过程中，当逻辑思维还不能起作用的时候，首先要对研究对象做出判断，提出自己独立的见解，做出科学的预见。这种预见是在经验和实践的基础上，依靠科学洞察力和想象而来。即使在逻辑思维起作用的时候，直觉思维也还是非常重要的。深与远是直觉思维最为重要的特色。这是因为，在新的领域内，由于研究对象的复杂和深奥，人们已不能随意构造实验去发现或建立方程、规律，也不能随时随意用实验验证理论的正确性，而必须借助于越来越复杂的数学，尤其是借助于科学家的直觉去推进科学的发展。3、物理直觉思维的特点物理直觉思维虽然其思维材料仍是物理概念和物理表象，但已不是原有意义的物理概念和物理表象，而是它们结合而成的知识组块。3.1物理直觉思维的整体性物理直觉思维是综合运用已有知识、表象、经验感觉，从整体上研究物理问题，从整体上把握物理对象和物理过程，把注意力和着力点放在物理问题的整体对外效应上，不像物理抽象思维那样，将物理对象分解为若干部分，逐个进行考察，然后再进行综合，而是在对物理问题作总体分析的前提下，进行一种简约的、有选择的、急速的推理，然后以一种敏锐的观察力、有根据的想象力和判断力，以单刀直入的方式，一次性地从整体上揭示物理事物的本质。如教师给学生提出一个物理问题，当问题提出后，有的学生很快就推测出这个问题的结论，有的学生则预感到研究这一问题的方法。这些思维活动属于物理直觉思维，都是从整体上把握物理事物和物理问题。3.2物理直觉思维的突发性物理直觉思维，往往具有“突发的”性质，这种直觉的顿悟，既可以发生在为解决物理问题进行苦思冥想时那种受主体指挥和控制的“现实思维”中，也可以发生在主体当时并不在思考所要解决的问题，甚至在某种漫无目的的、不受主体控制的“潜意识”中。例如牛顿由于发现苹果从树上掉下来从而发现了万有引力定律就具有直觉思维的这种“突发”性。3.3物理直觉思维的随机性直觉思维的随机性具有两方面的含义，首先，灵感的出现常常是人们预料不到的；其次，直觉思维的结果可能是正确的，也可能是错误的，它是对物理问题的直觉的猜测，其结论的正确性要靠实验来检验。当然，只有在主体积累了丰富的物理知识和经验的基础上，对物理学有浓厚的兴趣和强烈的探究欲，具有较强的物理思维能力和灵活分析、解决问题的方法，并对某一物理问题经过超常规的过量思考，才能产生直觉，显现灵感。“过量思考是促成灵感到来的必经阶段。苹果落地人人皆知，但只有牛顿才将之与物体间的引力联系起来，发现了万有引力定律；在水中受到浮力作用，人人都有体验，但只有阿基米德发现了浮力定律。4、物理直觉思维能力的培养物理直觉思维作用和特点告诉我们，结合物理知识与物理能力教学，追寻物理思维运动的轨迹，能有效地诱发物理直觉思维。在物理教学中，培养学生的物理直觉思维能力，可从以下几个方面进行。4.1对称思想，显现直觉 直觉不是模仿，而是在变异中求得发现，是一种创造性的思维活动。在自然界和自然科学中，普遍存在着优美和谐的对称现象。在物理学中，物理模型、物体的运动、场的分布、电路和光路等，往往具有对称的特点。不论是在同一问题的不同过程中，还是在两个截然不同性质的问题中，物理规律可以等效地迁移。在物理教学中，注意比较相似事物之间的内在差异，注意发现不同事物之间的内在联系，同时培养学生注意发现对称的特点，尤其是隐含的对称特点。这些都能促成直觉显现，突破常规，开拓思路，使问题迅速而简捷地得到解决，有时甚至一眼就看出答案了。4.2等效替代，显现直觉 直觉不会凭空产生，要以已获得的知识和处理问题方法为基础，并在积极的思考中显现。在教学过程中，当学生遇到难题，思路闭塞，无从下手时，教师应引导学生常用假设的物理量或物理过程代替实际的物理量或物理过程，从中提示与发现一些规律性的东西，使同类问题得到解决，以促成直觉思维的显现。替代之后效果相同，这样的等效替代可以使计算过程大为简化，或者使原来无法计算的问题变成能够解决。4.3大胆猜想，显现直觉物理直觉思维的非逻辑性要求我们在教学中要对学生进行思维的非形式逻辑的训练，因为当外界所提供的信息不充分，具有许多空白点时，我们就不能仅仅根据所面临的实物、符号或情势做出判别。这就要求思维者借助于想象、猜测来形成结论或答案，然后加以核对或证明。因此应鼓励学生不受形式逻辑的约束而自由地进行思考，让学生通过观察、想象，进行大胆的猜想，凭直觉得出结论，从而培养学生的物理直觉思维能力。 5、总结总而言之，物理直觉思维的特点决定了它在物理学习和物理发现中的存在和作用，其突变机理为培养物理直觉思维能力提供了依据。在物理教学中，只有做到物理抽象思维能力、物理形象思维能力和物理直觉思维能力培养的辩证