物理发散性思维教学的实践与认识

【摘要】发散性思维是一种求异思维,对创造性思维有很好的促进作用。在物理教学过程中,利用横向学科联系、辩证法思想等,使学生的发散性思维能力得到充分的锻炼和培养。

【关键词】发散性思维 物理教学 辩证法 数学物理建模 教学法

【中图分类号】C42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(b)-0041-01

物理学是一门,物理学是充满生机的、富于创新精神的学科,从古希腊的亚里士多德、阿基米德,到近代物理学的伽利略、牛顿,再到现代物理学的普朗克、爱因斯坦,他们在推动物理学的发展,丰富物理学内容中无一不是凭借人类的创造智慧。近代物理学发展所引发的新科技革命,使20世纪科学技术飞跃发展,近30年所创造的新知识比过去3000年文化知识的总和还要多。以创造能力和综合应用能力为核心的素质教育,在物理教学过程中应得以体现。

通过课堂教学向学生传授理论知识的同时,有意识地去开发学生的各种思维潜能,这点已经成为全体教师的共识。人的思维活动中,发散性思维是一种求异思维,不受约束,天马行空,思维灵动,对创造性思维有很好的促进作用。南宋哲学家和教育家朱熹主张学生“自去理会,自去体查,自去涵养”,“书用你自己去读,道理用你自己探索”。

教师能够适时地提供必须的“优质材料”让学生涵养出创造性思维的“苗”真是教育的绝佳途径。我们在物理教学中做了一些发散性思维教学方面的实践和探讨。

1 利用横向学科进行求异思维训练

物理学也是一门基础自然学科,与其它学科有着十分密切的联系,因此在物理教学中有许多地方可以利用横向学科进行求异思维的例子。例如,被誉为“分子生物学之父”的德尔昂品克1930年毕业于哥丁根大学获得理论物理学博士学位。毕业后,他决心投入生命之迷的研究,运用量子力学理论来研究遗传现象,发现生命本质。1945年找到了细菌体复制机理的特点,证明了细菌体复制机理适用于所有病毒。这一成果带来了生物学的革命,并于1969年获诺贝尔奖。获1962年诺贝尔奖的克里克,在著名物理学家玻尔和薜定谔等人论著的影响下,以物理学家身份开始从事生物科学的研究,否定了脱氧核糖核酸的单螺旋和三螺旋模型,提出了正确的双螺旋模型。这一成就被认为是20世纪生物科学中最重要的发现。

这是对学生进行求异思维训练的好素材,而学生往往忽略了这方向进行思考,在开拓了学生的思维的视野的同时,也培养了发散性思维能力,有点“于无声处听惊雷”的感觉。

2 把数学物理建模引入教学促进发散性思维

数学物理建模“把实际问题引入教学过程”的特点符合现代教育思想的发展。数学物理建模完全模拟实际研究工作过程进行,“宗旨是鼓励大学生运用所学的知识去参与解决实际问题的全过程。”“培育学生从整体把握事物特征的能力以及掌握科研论文的写作方法”。每一份问题答卷就是一篇论文。

德·纳伊曼在《世界高等教育的探讨》(教育科学出版社,1982年出版)一书中写道:“那种主要是建立在吸取知识基础上的教育体系,正在变得非常荒谬。目前的教育体系应该朝着发展青年的成年人能力的方向发展,而不是朝着他们的知识的方向发展。”“在各级体系里,特别是在高等教育阶段,如果现在人们估计用80%的时间来传授知识,用20%的时间来获得学习方法和研究方法得话,这种比例将要根本改变。”

大学一、二年级是主要的数学学习阶段,如果能结合课堂教学进行适当的科研活动,将极大地扩展学生的求异思维。教师在这里有很大的发挥空间。例如,喝酒驾驶问题,就有很多求异思维的内容,把一个非常生活化的喝酒驾驶问题变成一个地道的数学物理模型,同学们要进行很多的求异思维才有可能完成。首先喝酒驾驶的物理问题转化为数学的问题,其次求解数学的问题,最后进一步解释喝酒驾驶的物理问题,类似这样的问题完全可以在适当的时候直接引人教学里。

3 把辩证法引入教学过程自觉引导求异思维

微软在招聘人才面试时有一道这样的题“请你说出海平面以下最深的地方是多少米？”。答案:与海平面以上最高的地方差不多,事实确实如此。牛顿说过“自然界不做无用之功,只要少做一点就成了,多做了却是无用,因为自然界是喜欢简单化,而不爱用多余的原因夸耀自己”。这就是世界,这就是自然,这就是“造物主”。微软就是有独到的思考。

教师自觉并有意识地用唯物辩证法指导教学过程,“方法就是把我们应注意的事物进行适当的整理和排列”(笛卡尔)。借助物理众多的唯物辩证法背景培养学生正确的思维习惯,物理中“瞬间与过程“、“匀与不匀”、“变与不变”、“动与静”等等,都可以用于引导学生感悟世界,使之对世界的认识清晰而自然。下面是我们教学实践中的一个专题片段。

一质点分别以匀加速与变加速,沿x方向作直线运动,求时刻的速度与走过的路程。问题虽然简单,但是一个“匀与不匀”、“变与不变”问题,让学生认识到在处理变化或不匀问题上就必需用变化的数学方法—微积分。

4 运采用不同的教学法培育发散性思维

在人类探索自然奥秘的过程中,类比的方法占很高的地位。事实上,科学史上许多具有划时代意义的假说,如Maxwelld位移电流的假设,就是借类比之助而建立起来的,其中许多由此导致重大的科学发现和技术发明。因此类比的价值为世界上许多著名科学家、哲学家所颂扬,他们把类比喻为“自然秘密的参与者”,是自己“最好的老师”。我们通过应用类比教学法,为学生学习类比推理方法作了一个很好的示范,使学生逐步掌握类比这种富于创造性的逻辑推理方法和探索工具。

我们同样可以采用类比教学法。在此之间使学生掌握好电学内容。在学习磁学时,每一个物理量、每一个定律也都可以与电学中相应的、地位相当的内容作类比。如磁感应强度与电场强度、毕奥一萨伐尔定律与点电荷的场强规律、安培环路定律与场强环流定律等等。通过类比,使学生能在掌握电学的规律和系统性的基础上掌握磁学的规律和系统性,学生感到有序可循,大大减少了学习上的困难。

表面上相同或相似的事物有本质上的差异即所谓“同中之异”,这最容易鱼目混珠、以假当真。通过应用对比教学法,使学生学会抓住本质进行对比,这对于科学地识别事物是至关重要的,这也是自然科学中常用的科学方法。

总之,在大学物理教学中,恰当地应用类比和对比教学法,可以使学生学到类比和对比的科学方法和逻辑思维方法,迅速获得新知识;理解新、旧知识的内在联系;更好地认识新事物的本质与特征;新知识更加鲜明、准确,旧知识更加深刻、牢固。使我们能提高课堂教学效率,取得事半功倍的效果。

南宋教育家朱熹主张:“(教师)只是做得个引路人,做得个证明人而已”,引路人任重道远,“我们应该精心设计内容,为学生真正理解或应用这些内容提供丰富的平台”(数学教育展望)。

参考文献

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