摘要：中學(xué)物理教育中具有許多的思維方法，其中有兩種很典型：以根據(jù)牛頓三大定律所建立起來(lái)的經(jīng)典物理學(xué)的確定性線(xiàn)性思維方法，以現(xiàn)代量子論和愛(ài)因斯坦為代表的非確定性發(fā)散型思維方法。為了提高學(xué)生的思維能力，根據(jù)我自身的物理教學(xué)啟示，物理教育改革要從確定性線(xiàn)型思維方法逐步向非確定性發(fā)散型思維方法過(guò)渡。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；確定性線(xiàn)型思維方法；非確定性發(fā)散型思維方法；啟示

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2007)5(S)-0042-2

1 中學(xué)物理學(xué)中的確定性線(xiàn)型思維方法

物體所受的摩擦力：在運(yùn)動(dòng)中所受的滑動(dòng)摩擦F=μN(yùn) ，在摩擦系數(shù)一定的情況下，F(xiàn)與μ成確定性線(xiàn)型關(guān)系；胡克定律：在彈性限度范圍內(nèi)，彈性系數(shù)為K的彈簧在外力F作用下伸長(zhǎng)X，則有F=KX，F(xiàn)與X成確定性線(xiàn)型關(guān)系； 動(dòng)力學(xué)中的牛頓定律：在低速宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)量為M的物體受外力F的作用產(chǎn)生加速度a，則有F=Ma，F(xiàn)與a成確定性線(xiàn)型關(guān)系；歐姆定律：在電阻R不變的條件下，R兩端加上電壓U，在電阻中流過(guò)電流強(qiáng)度I，則有U=IR，U與I成確定性線(xiàn)型關(guān)系。中學(xué)物理的許多定律都是滿(mǎn)足這種確定性線(xiàn)型關(guān)系。這種關(guān)系體現(xiàn)了：

(1)確定論的因果觀(guān)始終是貫穿在中學(xué)物理學(xué)全部發(fā)展進(jìn)程的一條主線(xiàn)。

物質(zhì)的任何運(yùn)動(dòng)都是遵守一定規(guī)律的，都是可以認(rèn)識(shí)的，同時(shí)也反映出自然界事物發(fā)展變化運(yùn)動(dòng)的一種自然觀(guān)，從事物“現(xiàn)在”呈現(xiàn)的結(jié)果去追溯事物的起因，預(yù)測(cè)“將來(lái)”的發(fā)展，并把發(fā)生和發(fā)展的原因和結(jié)果列成確定性的線(xiàn)型比例關(guān)系，這是線(xiàn)性思維的一個(gè)典型的表現(xiàn)形式。

(2)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)變化是一個(gè)量變的連續(xù)過(guò)程。

一個(gè)質(zhì)點(diǎn)可以處于空間的任意位置上，并可以連續(xù)地從一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置，例如，物體從A到B會(huì)留下連續(xù)的軌跡，我們就通過(guò)軌跡來(lái)研究它。物體溫度的變化是一個(gè)連續(xù)升高或者降低的過(guò)程，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)連續(xù)不斷的變化和發(fā)展過(guò)程。 

(3)從整體和部分來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的組成。

確定性線(xiàn)型思維方式認(rèn)為：整體是由部分相加組成的。在中學(xué)物理教育內(nèi)容中涉及的典型物理定律是矢量的合成和分解的法則，比如：兩個(gè)力或多個(gè)力對(duì)一個(gè)物體的作用可以用一個(gè)力代替，只不過(guò)力是矢量，用平行四邊形合成。典型的物理學(xué)思維方法是：先分割，后分解，再合成。比如：在計(jì)算一個(gè)帶電體在空間某一點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，通常的解法是先把帶電體分割成足夠小的電荷元，計(jì)算每一個(gè)電荷元在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。由于電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，因此，該點(diǎn)總的電場(chǎng)強(qiáng)度是所有電荷元產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和，或者把每一個(gè)電荷元產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度在定義的坐標(biāo)系中分解為相應(yīng)的分量，按分量相加以后再合成。

2 中學(xué)物理教育中的非確定性發(fā)散型思維方法

(1)現(xiàn)代物理學(xué)的自然觀(guān)認(rèn)為，原因和結(jié)果之間并不存在確定性的因果關(guān)系，更不是線(xiàn)性的比例關(guān)系，這是非確定性發(fā)散型因果觀(guān)的一個(gè)主要特征。與以上提到的線(xiàn)性確定性因果觀(guān)在物理教育內(nèi)容中的物理定律相比，可以看出，前者只是在一定的近似條件下才成立，而所有的物理定律的成立都是有條件的，在一定范圍的。例如，當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)量超過(guò)彈性限度以后，外力與伸長(zhǎng)量之間就不再成正比例關(guān)系。導(dǎo)體的電阻率是一個(gè)與溫度有關(guān)的物理量，把電阻看做常量，只是一個(gè)在溫度不變時(shí)的近似。狹義相對(duì)論表明，在物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，物體的質(zhì)量才可能看做是一個(gè)常量。當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，物體所受到的力與加速度之間就不再存在線(xiàn)性的確定性的關(guān)系。電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)時(shí)，電子旋轉(zhuǎn)不是按照經(jīng)典圓軌道運(yùn)動(dòng)，而是以某種概率出現(xiàn)在某一區(qū)域，形成了電子云。因此，線(xiàn)性規(guī)律是理想的，是在一定條件下的近似；而非確定性發(fā)散型才是接近實(shí)際世界的、普遍存在的。

(2)物質(zhì)的變化是由量變到質(zhì)變的

當(dāng)物質(zhì)的量積累到一定程度就會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化，物體的性質(zhì)也會(huì)因此發(fā)生變化。在中學(xué)物理教育的內(nèi)容中許多地方都涉及到了這種物理現(xiàn)象，例如，水的氣--液，固--液相變。一般情況下，當(dāng)水的溫度升高或降低時(shí)，水不會(huì)發(fā)生狀態(tài)的變化。只有處于某一個(gè)特定溫度附近時(shí)，水的溫度再降低一點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)狀態(tài)的突變。在半導(dǎo)體中加入少量的\"雜質(zhì)\"，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能就會(huì)發(fā)生很大的變化。在愛(ài)因斯坦光電現(xiàn)象中表明，受到光照射以后發(fā)射的電子的動(dòng)能并不與光的強(qiáng)度成線(xiàn)性的正比例關(guān)系。只要光的頻率低于一個(gè)臨界值--通常稱(chēng)為極限頻率，光的強(qiáng)度再大，也沒(méi)有光電子發(fā)射出來(lái)。相反，當(dāng)光的頻率稍微大于一定的臨界值時(shí)，即使強(qiáng)度很小的光也會(huì)產(chǎn)生光電子。由此，愛(ài)因斯坦得出的結(jié)論是，光電效應(yīng)的出現(xiàn)與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而只與光的頻率有關(guān)，從而提出了E=mc²的著名公式，建立了光量子的理論。

(3)從整體和部分來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的組成

現(xiàn)代的系統(tǒng)論認(rèn)為，在整體結(jié)構(gòu)和部分結(jié)構(gòu)的關(guān)系上，整體不是由部分簡(jiǎn)單相加組成的，部分之和可以小于、等于、大于整體。例如，中學(xué)物理中典型的物理表示就是一定體積的水和一定體積的酒精混合以后體積小于兩體積之和。我們認(rèn)為氦核是有氘核和氚核組成的；當(dāng)一個(gè)氘核和一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)，氘核和氚核的質(zhì)量之和就不等于氦核的質(zhì)量，核反應(yīng)前后的質(zhì)量發(fā)生了變化，所以，不能的認(rèn)為部分和整體就是簡(jiǎn)單的相加關(guān)系。

3 物理教學(xué)中非確定性發(fā)散型思維的幾點(diǎn)啟示

(1)發(fā)散思維是對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，從不同的方向、不同的側(cè)面，橫向拓展思路，縱向深入探索，逆向反復(fù)比較的思維方法。發(fā)散思維的出發(fā)點(diǎn)，是物理學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)；知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成了知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)散思維就是在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)空間各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間尋找聯(lián)系，探索解決問(wèn)題的多種途徑、多種方案的思維過(guò)程。多變性，靈活性是發(fā)散思維的顯著特點(diǎn)；應(yīng)用發(fā)散思維方法的功效表現(xiàn)為能夠迅速根據(jù)提供的信息，由已知探索未知，從顯現(xiàn)條件發(fā)現(xiàn)隱含的條件，主動(dòng)開(kāi)拓思維新途徑，克服思維定勢(shì)的消極影響，導(dǎo)致新發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)創(chuàng)造精神。

(2)在物理教學(xué)的過(guò)程中，要注重物理知識(shí)的積累，更要注重物理學(xué)思想、方法的滲透和點(diǎn)撥，這是非確定性發(fā)散型思維在物理教學(xué)過(guò)程中的一種反映，也是在物理教育中實(shí)施素質(zhì)教育的重要途徑。 縱觀(guān)物理學(xué)史，一個(gè)新的物理學(xué)理論能夠得以創(chuàng)立，在其背后除了有一定的物理學(xué)思想作為它的認(rèn)識(shí)論基礎(chǔ)外，還伴隨著新的科學(xué)思維方法的出現(xiàn)。

(3)在物理教學(xué)手段的使用上，以發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)與物理教學(xué)的整合作用代替?zhèn)鹘y(tǒng)媒體的單一作用。中學(xué)物理教學(xué)的實(shí)踐表明，科學(xué)地設(shè)計(jì)和利用多種媒體進(jìn)行物理教學(xué)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，能夠大大提高學(xué)習(xí)的效率。

(4)在學(xué)習(xí)方式上，要盡量改變課程實(shí)施過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)，死記硬背，機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，樂(lè)于探究，勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力，獲取新知識(shí)的能力，分析和解決問(wèn)題的能力以及交流和合作的能力。倡導(dǎo)學(xué)生物理的學(xué)習(xí)方式由他主性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向自主性學(xué)習(xí)；突出學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)、探究和研究等認(rèn)知過(guò)程。

（欄目編輯羅琬華）