物理教学要关注直觉思维

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  学习理论认为,思维结构可分为演绎、完全性归纳、非完全性归纳、比喻与联想、顿悟和灵感等五种形式.其中顿悟和灵感是直觉思维的重要表现形式.在现实的物理教学中,演绎、归纳两种思维形式被关注得较多,而直觉思维在教学理论和实践中几乎没有什么地位,这与直觉思维在思维结构中的地位极不相称,一定程度上影响了学生的学习品质.为此,面对新课程改革的要求,为了学生思维结构的全面改善,物理教学应对直觉思维能力的培养给予关注.
  
  一、对直觉思维的理论和现实意义的思考
  
  顿悟和灵感都属于直觉思维,实践证明,虽然直觉不一定导致科学创新,但是科学创新多出于直觉.直觉和逻辑好比科学思维的两翼,它们二者缺一不可.现在,直觉思维越来越被心理学家、教育心理学家所关注,完形心理学认为“直觉能力是人的心理能力高度发展的表现”.科学家们在科学实践中也对直觉有颇多感悟.爱因斯坦在谈到他创立“相对论”时说:“要通向这些定律,并没有逻辑的道路,只有通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉,才能得到这些定律.”杨振宁也曾说过:“在所有物理与数学的最前沿的研究工作中,很大一部分力量要花在猜想上.”事实上,如果我们对物理学史略加回顾就会发现,从牛顿的万有引力定律到麦克斯韦的电磁理论,从玻尔的量子学说到薛定谔、海森堡的量子理论,再到狄拉克的相对论量子力学理论,哪些理论的建立不是来自直觉思维?缺乏直觉思维就没有科学的发现和创造.但是,我们现实的物理教学却只重视所谓的逻辑,很少关注和有意识地对学生进行直觉思维训练.新课程改革把提高学生的创新能力提到相当重要的位置,我们如何提高学生的创新能力?显然,加强对学生直觉思维能力的培养,就是提高学生创新能力的重要途径之一.
  
  二、对物理教学中培养学生直觉思维习惯和能力的思考
  
  在教学过程中,学生会自觉或不自觉地使用直觉判断.学生的直觉思维是以对问题的总体把握为前提,以直接的、跨越的方式直接获取问题答案的思维过程.在物理教学中,如何引导学生调动相关知识和经验,通过丰富的想象作出敏锐的假设、猜想或判断,不断产生思维的火花,提高直觉思维的能力,这应是我们物理教师努力的一个方向.
  1.注重学科基础知识,奠定直觉思维的坚实基础
  直觉的产生不是光靠“偶然”和“机遇”,它必须以扎实的学科知识为基础,若没有深厚的基本功,就不会迸发出思维的火花.在事物发展的过程中,往往偶然之中包含着必然,知识丰富、勤于思考的人更容易产生准确的直觉.比如在电磁学中,当带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中作匀速圆周运动时,重力或电场力会引起速度变化,我们的第一直觉就是粒子所受到的电场力与重力相互抵消,这一直觉的获得基于对物理的力学平衡条件、圆周运动向心力公式和洛仑兹力特性等基础知识的了解.可见,丰富而扎实的学科知识是形成正确直觉的基础.
  2.注重与其他思维方式的整合,形成良好的思维品质
  直觉能力的增强也需要其他思维方式的补充.物理教学一要把握好直觉猜测与论证的关系.猜测在物理教学过程中经常出现,只不过教师有时过于重视论证而忽视了猜测的积极作用.既然物理学家能猜,教师也应教会学生猜测,并要处理好猜测与论证的关系,一般是先猜后论或者是边论边猜.比如,一带电粒子沿一绝缘桶壁的半径入射,若沿桶轴线方向加一匀强磁场,粒子与桶壁发生n次弹性碰撞又返回原处,计算粒子在桶中的飞行时间.这一问题若通过力学原理来论证,就显得复杂抽象,如果先引导学生猜测而后再进一步论证,多数学生都能理解和掌握.二要把握好直觉思维与逻辑思维的关系.在直觉过程中结合一些逻辑思维成分,能有效提高认知效果.比如,不带电小球a、带电小球b分别在重力场做小角度摆动,带电小球c垂直于磁场做小角度摆动,通过直觉和逻辑思维过程的多次穿插与交替,学生们可以得出三个小球摆动周期相等的结论.三要把握好直觉思维与迁移能力的关系.在物理教学过程中,相当一部分问题可以通过直觉思维来实现知识的迁移,众多有意义的学习都是在此过程中产生的.比如,对于学生难以理解的电磁场的相关问题,学生一旦将电场力、磁场力视为与重力、弹力和摩擦力具有等同地位的力,就会直觉地感悟到电磁学中的综合问题不过是原有力学问题的变形、延伸和迁移.四要把握好直觉思维与物理学学科特征的关系.美感和美的意识是物理直觉的本质,审美能力越强,则物理直觉能力越强.狄拉克从对称的角度考虑,大胆地提出了反物质的假说并预言正电子的存在,现已得到证实.因此,我们不妨多留意物理规律中的对称与和谐之美.
  3.注重习题教学,培养学生利用直觉思维解决问题的能力
  教学中,教师要有针对性地选择适当的题目类型,着手培养学生的直觉思维能力.直觉思维往往要同时对若干个思维方向作出鉴别与选择,所以,物理选择题是培养学生直觉思维快捷性的一个重要方法.实施开放性问题教学,也是培养直觉思维的有效途径.开放性问题的条件或结论不够明确,可以从多个角度捕捉信息,提出想法,由果寻因,由因索果,提出猜想.在这类习题教学中,教师可以通过引导学生进行猜想,帮助学生打开思路,促进他们直觉思维能力的形成.
  4.注重物理情境,创设有利于直觉思维发展的环境
  要想使学生的直觉思维能力在物理学习中得到应有发展,教师就必须尽快转变教学观念,按照新课改的要求,把学习主动权还给学生,按照直觉思维发展的要求,及早改变物理教学过于偏重原理教学、偏重演绎的现状.教师要制定有利于学生直觉思维的教学策略,在课堂上鼓励、引导学生进行直觉思维,保护学生直觉思维的积极性,使他们获得直觉思维带来的成功和喜悦.教师要多采用与直觉思维发展相关的教学方法,如模型转换法、归纳猜想法、反证法等,积极主动地创设有利于直觉思维发展的环境.
  科学创造离不开逻辑,但科学发展的历史和现实都表明,科学发现仅靠逻辑是不行的,物理学各种理论的创始人都是直觉能力极强的人,对他们来说,逻辑能核准直觉是否正确,而创造的灵感却来自直觉.新课程改革提出要培养学生的创新能力,所以我们要从“循规蹈矩“的课堂走出来,注重对学生直觉思维能力的培养,让他们更加全面地成长.
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