朱崢嶸

摘 要：本文從物理學(xué)科思維的主要特點(diǎn)：模型性、多級(jí)性、多向性、表述的多樣性、思維的轉(zhuǎn)換、假設(shè)與驗(yàn)證、等效思維、實(shí)踐性等方面進(jìn)行研究。而物理教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生思維能力方面又有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。再?gòu)幕罨拍睿囵B(yǎng)抽象思維能力；穿插置疑，訓(xùn)練發(fā)散思維能力；顛倒時(shí)空，發(fā)展逆向思維能力；超越常規(guī)，提高求異思維能力；學(xué)會(huì)"互譯"，增強(qiáng)識(shí)圖能力；強(qiáng)化觀察，激活創(chuàng)新思維能力等方面論述物理課堂教學(xué)中漸進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

關(guān)鍵詞：物理；思維；能力；培養(yǎng)

“思維是指在表象、概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析、綜合、判斷、推理等認(rèn)識(shí)活動(dòng)的過(guò)程，它是人類(lèi)特有的一種精神活動(dòng)，是從社會(huì)實(shí)踐中產(chǎn)生的。” 物理學(xué)的研究，無(wú)論是概念的建立還是規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、概括，都需要思維的加工，與一般的思維過(guò)程相比較，在共性之中，物理學(xué)科的思維又有其個(gè)性。

一、物理學(xué)科思維的主要特點(diǎn)

（一）模型性。物理學(xué)科的研究，以自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和最普遍的運(yùn)動(dòng)形式為內(nèi)容。對(duì)于那些紛繁復(fù)雜事物的研究，首先就需要抓住其主要的特征，而舍去那些次要的因素，形成一種經(jīng)過(guò)抽象概括了的理想化的“模型”，在此基礎(chǔ)上去研究“模型”，以發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律性，建立新的概念。這種以模型概括復(fù)雜事物的方法，是對(duì)復(fù)雜事物的合理的簡(jiǎn)化。而抽象概括和簡(jiǎn)化的過(guò)程，也正是人腦對(duì)事物的思維加工過(guò)程。模型就是一種概括的反映，就是概念，亦即是一種思維的形式。

（二）多級(jí)性。任何一門(mén)學(xué)科，其內(nèi)容都不會(huì)是孤立的存在，不可避免地會(huì)與其他學(xué)科有或多或少的聯(lián)系。在本學(xué)科內(nèi)，一個(gè)物理問(wèn)題的提出、解決，其后所牽涉到的問(wèn)題，可能有許多個(gè)環(huán)節(jié)，問(wèn)題的解決所經(jīng)歷的思維過(guò)程，往往需要分作幾個(gè)過(guò)程、階段或幾個(gè)方面、幾步。須經(jīng)歷分析、綜合的相互轉(zhuǎn)換，往復(fù)循環(huán)，逐級(jí)上升。我們稱(chēng)此特點(diǎn)為物理思維的多級(jí)性。

（三）多向性。許多物理問(wèn)題的解決，并不只有一種辦法。同一個(gè)問(wèn)題，從不同的方面出發(fā)，用不同的方法，都可以得到同一個(gè)結(jié)果。還有一些問(wèn)題則不同，并不只有一個(gè)結(jié)果存在，需要作全面的分析。而解決這類(lèi)問(wèn)題所需要的思維過(guò)程，須是開(kāi)放性的。即依據(jù)一定的知識(shí)或事實(shí)，靈活而全面地尋求對(duì)問(wèn)題的各種可能的答案。這種特點(diǎn)，被稱(chēng)作發(fā)散思維或求異思維。

（四）表述的多樣性。物理問(wèn)題的表達(dá)方式也是多種多樣的。例如表述物理規(guī)律，可以用文字?jǐn)⑹?，也可以用公式表示，還可以借助于各種圖示或圖像。概念的表述，亦有類(lèi)似的方式。每一種表述，都是一種語(yǔ)言，同樣是一種思維。這種表述的多樣性，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，要求首先對(duì)思維的方法要加以選擇、優(yōu)化。選擇和優(yōu)化是對(duì)思維的批判性品質(zhì)的表現(xiàn)，也是思維靈活性品質(zhì)的表現(xiàn)。物理教學(xué)，就需培養(yǎng)學(xué)生選擇表述方式的意識(shí)，學(xué)會(huì)并掌握物理語(yǔ)言，準(zhǔn)確地運(yùn)用適當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)言思考、論述物理問(wèn)題的習(xí)慣和能力。

（五）思維的轉(zhuǎn)換。思維的轉(zhuǎn)換是物理思維的又一個(gè)特點(diǎn)。它要求個(gè)體及時(shí)地更換自己的思維方向，轉(zhuǎn)換思維的方式，改變語(yǔ)言表達(dá)方式，以更簡(jiǎn)捷、有效的方式進(jìn)行分析、綜合。研究對(duì)象的轉(zhuǎn)換、物理模型的轉(zhuǎn)換、物理模型和數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)換等是常見(jiàn)的。思維的轉(zhuǎn)換，既是物理思維的特點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理甚覺(jué)困難的又一所在。思維的轉(zhuǎn)換，是思維的靈活性品質(zhì)的體現(xiàn)，在物理教學(xué)中，需要有意識(shí)地培養(yǎng)這種品質(zhì)。

（六）假設(shè)與驗(yàn)證。為著解決某一問(wèn)題的思維，所必須經(jīng)歷的步驟，一般說(shuō)有如下四步，即發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、認(rèn)清問(wèn)題、提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)得出結(jié)論。而其中的假設(shè)與驗(yàn)證是思維過(guò)程的中心環(huán)節(jié)或關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在解決有多種可能的問(wèn)題時(shí)，結(jié)論與假設(shè)有關(guān)的，必須加以驗(yàn)證。驗(yàn)證假設(shè)的思維是人的認(rèn)識(shí)深化的過(guò)程。驗(yàn)證的方法，可以是間接的方法，即推理的方法，也可以是直接的檢查，即知覺(jué)的方法。但無(wú)論以怎樣的方法來(lái)作驗(yàn)證，都直接地培養(yǎng)了學(xué)生思維的廣闊性和深刻性。

（七）等效思維。等效方法的運(yùn)用，是物理思維的又一個(gè)特點(diǎn)。所謂等效，即效果相同。例如力學(xué)中，合力是分力的等效替代，質(zhì)點(diǎn)是物體的等效替代，合運(yùn)動(dòng)是分運(yùn)動(dòng)的等效替代；為研究的方便將變速運(yùn)動(dòng)等效為勻速運(yùn)動(dòng)，將變力的沖量等效為恒力的沖量，將變力做功等效等均是用等效的思維方法，都是簡(jiǎn)化復(fù)雜問(wèn)題的方法。把復(fù)雜的對(duì)象等效作一個(gè)模型，以便能夠應(yīng)用已有的知識(shí)去處理。這種等效處理的方法本身，就是一種思維。

（八）實(shí)踐性。物理知識(shí)的另一個(gè)特點(diǎn)是它與實(shí)踐的緊密聯(lián)系。許多知識(shí)是實(shí)踐觀察的總結(jié)。就其來(lái)源于實(shí)踐而又應(yīng)用于技術(shù)這一點(diǎn)講，物理知識(shí)是非常具體的、通俗的。而就其概括實(shí)踐來(lái)講，無(wú)論是初級(jí)經(jīng)驗(yàn)的概括，還是高級(jí)科學(xué)的概括，它又是那么抽象，既具體又抽象的特點(diǎn)，要求解決物理問(wèn)題的思維，必須具有相應(yīng)的特點(diǎn)。

二、培養(yǎng)學(xué)生思維能力的方法

心理學(xué)家朱智賢認(rèn)為：初中學(xué)生思維發(fā)展的主要特點(diǎn)是抽象思維日益占有主要地位，但具體形象成分仍起著重要作用；思維的獨(dú)立性和批判性有了顯著的發(fā)展，但容易產(chǎn)生片面性和表面性等缺點(diǎn)。高中學(xué)生的思維具有更高的抽象概括性，并開(kāi)始形成辯證邏輯思維；思維具有更大的組織性、深刻性和批判性，獨(dú)立思考能力得到高度發(fā)展。

在初中學(xué)生的思維中，抽象邏輯思維屬于經(jīng)驗(yàn)型水平，且經(jīng)常需要具體的、直觀的、感性經(jīng)驗(yàn)的支持。在高中學(xué)生的思維中，抽象邏輯思維處在由經(jīng)驗(yàn)型水平向理論型水平急劇轉(zhuǎn)化過(guò)程中，開(kāi)始有可能初步了解特殊與一般、歸納與演繹、理論與實(shí)踐等對(duì)立統(tǒng)一的辯證思維規(guī)律。

思維方法是主體思維活動(dòng)為實(shí)現(xiàn)一定思維目的所采用的規(guī)則、手段、途徑和技能、技巧構(gòu)成的綜合體系。中學(xué)物理教學(xué)的目的和任務(wù)歸結(jié)為如下十六個(gè)字：傳授知識(shí)，樹(shù)立觀點(diǎn)，培養(yǎng)能力，訓(xùn)練方法。而首要任務(wù)之一，是要培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，例如：觀察能力、注意能力、記憶能力、想象能力、思維能力、動(dòng)手能力等等，教師傳授知識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生能力的內(nèi)容和基礎(chǔ)，學(xué)生在掌握知識(shí)的過(guò)程中發(fā)展能力。在諸多能力中，思維能力是核心，而培養(yǎng)和提高學(xué)生的思維能力，也是我們當(dāng)今教學(xué)的核心。教師只有在教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口、不斷地展開(kāi)思維活動(dòng)，同時(shí)教師須不失時(shí)機(jī)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)、誘導(dǎo)和訓(xùn)練來(lái)逐步提高學(xué)生的思維能力?，F(xiàn)代教學(xué)，要求我們用最少的時(shí)間去獲得最高的效益。從教育學(xué)的角度看，一堂成功的物理課，應(yīng)該是教師能運(yùn)用各種手段來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維積極性，使學(xué)生自始自終處于積極思維的最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)，向“40分鐘”要質(zhì)量，這是教學(xué)研究中永恒的課題。如何在每周二至三節(jié)的有限的物理課內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，我覺(jué)得以下幾種做法是切實(shí)可行，也是行之有效的。

（一）活化概念，培養(yǎng)抽象思維能力。物理學(xué)中有許多概念比較抽象，學(xué)生難以理解，只有死記，無(wú)法進(jìn)入創(chuàng)造思維情境。教學(xué)時(shí)，設(shè)置有趣的小實(shí)驗(yàn)和誘導(dǎo)性問(wèn)題，如果將抽象的概念活化，使學(xué)生能形象直觀地“頓悟”概念的內(nèi)涵，把抽象的問(wèn)題具體化。

（二）穿插置疑，訓(xùn)練發(fā)散思維能力。發(fā)散思維和收斂思維的訓(xùn)練是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的有效途徑。發(fā)散思維必須對(duì)問(wèn)題的共性有一個(gè)全方位、多層次的把握，聯(lián)系越多，發(fā)散也就越廣，可以做到一題多解，一題多串、舉一反三觸類(lèi)旁通。而收斂思維必須對(duì)問(wèn)題的個(gè)性有徹底的認(rèn)識(shí)，分辨得越多，收斂得也就越準(zhǔn)確，可以做到多題一解、一題多變。在大多數(shù)情況下，既要用到發(fā)散思維又要用到收斂思維。為培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，在講物理概念、規(guī)律之前，穿插置疑，促使學(xué)生廣泛地搜尋自己的記憶貯存，盡可能提起更多的信息項(xiàng)目來(lái)尋求答案。

（三）顛倒時(shí)空，發(fā)展逆向思維能力。逆向思維就是倒過(guò)來(lái)想問(wèn)題，也就是把思維順序逆轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，顛倒時(shí)間和空間順序，把始態(tài)與終態(tài)、條件與目標(biāo)、原因與結(jié)果沿著相反思路思考問(wèn)題。有許多問(wèn)題，利用正向思維根本無(wú)法解決或解決起來(lái)很困難、繁瑣，而利用逆向思維可以收到“山重水復(fù)疑無(wú)路，柳岸花明又一村”之效。例如，如何判斷靜摩擦力的方向？學(xué)生感到無(wú)從著手，對(duì)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)難以“捉摸”。若引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逆向思維：如果接觸面是光滑的，物體會(huì)向什么方向運(yùn)動(dòng)？這個(gè)運(yùn)動(dòng)方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向關(guān)系如何？從而得到這個(gè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向就是物體在光滑接觸面上運(yùn)動(dòng)的方向。在這些問(wèn)題的研究過(guò)程中，學(xué)生的逆向思維、猜想能力得到培養(yǎng)，有效地提高創(chuàng)造思維能力。這也是研究物理過(guò)程和結(jié)論的科學(xué)思維方法。

（四）超越常規(guī)，提高求異思維能力。在物理學(xué)中，概念和規(guī)律都是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。照常規(guī)進(jìn)行操作后，教師超越常規(guī)設(shè)疑啟思，使學(xué)生進(jìn)行求異思維，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維能力。如，在測(cè)定小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)學(xué)生已掌握常規(guī)測(cè)定方法后，為使學(xué)生知識(shí)“升華”，發(fā)展思維，設(shè)問(wèn)置疑：某同學(xué)在測(cè)額定電壓為3.8伏的小燈泡的額定功率時(shí)，所用的電源電壓為6伏，他用一只最大量程為3伏的電壓表測(cè)出了結(jié)果。其實(shí)驗(yàn)方法和原理如何？在這個(gè)問(wèn)題中設(shè)置了超越常規(guī)的條件：一是小燈泡上電壓達(dá)到3.8伏時(shí)，才能從電流表讀取額定電流求得結(jié)論，而電壓表又不可能超過(guò)量程使用；二是進(jìn)行求異思維，打破常規(guī)，變遷思維，聯(lián)想到串聯(lián)電壓特點(diǎn)，采用電壓表與變阻器并聯(lián)測(cè)量的方法，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器兩端的電壓只有2.2伏，可用最大量程是3伏的電壓表測(cè)量。這樣，使學(xué)生的思維生“慧眼”，透過(guò)重重“迷霧”洞察一切，學(xué)生的創(chuàng)造思維能力得到不斷提高和拓展。

（五） 學(xué)會(huì)“互譯”，增強(qiáng)識(shí)圖思維能力。在物理教學(xué)中，許多物理定律、公式及物理問(wèn)題可用圖形來(lái)描述。采用圖形來(lái)描述物理問(wèn)題常?？墒箚?wèn)題簡(jiǎn)化，貼近生產(chǎn)和生活實(shí)際，一旦找到圖形蘊(yùn)藏的深刻的物理規(guī)律之后便能茅塞頓開(kāi)，使物理問(wèn)題難度得到降冪處理，并且常常從圖形中找到有創(chuàng)意的解題思路。我們稱(chēng)這種尋找圖形蘊(yùn)藏物理規(guī)律的思維過(guò)程為“識(shí)圖思維能力”。對(duì)學(xué)生“識(shí)圖思維能力”的培養(yǎng)，需要一個(gè)漸進(jìn)過(guò)程。首先要對(duì)學(xué)生強(qiáng)化“互譯”訓(xùn)練，即把用文字描述的物理規(guī)律和定律去訓(xùn)練學(xué)生用圖形表示，反過(guò)來(lái)將反映物理規(guī)律和定律的圖形讓學(xué)生“翻譯”成文字描述形式。

（六）強(qiáng)化觀察，激活創(chuàng)新思維能力。當(dāng)今，物理知識(shí)的應(yīng)用比比皆是，教師經(jīng)常要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)觀察到的現(xiàn)象，盡力生疑、“挑刺”和深思，并為學(xué)生創(chuàng)造條件讓他們有效地把新思想變新創(chuàng)造，其中必定要有創(chuàng)新思維，創(chuàng)新思維能力極為重要。如，中學(xué)物理中幾何光學(xué)的作圖隱含了一個(gè)條件：物高既不等于零，又不能大于透鏡半徑。否則，需要用副軸、焦平面知識(shí)作圖，超出中學(xué)物理范圍。而不少資料題目都超出了這個(gè)條件，怎么辦？教學(xué)中首先強(qiáng)化觀察，在觀察過(guò)程中找出凸透鏡成像規(guī)律：一個(gè)方向、二個(gè)分界點(diǎn)、三個(gè)特殊點(diǎn)。凹透鏡成像規(guī)律：永遠(yuǎn)是成縮小的正立的虛像，像距小于物距。在此基礎(chǔ)上提出問(wèn)題：如果把物體高度拉高到大于透鏡半徑，像如何變化？如果把物體高度壓縮成一點(diǎn)，在主軸上，像又如何變化？如果把物體沿垂直主軸的直線(xiàn)自上而下運(yùn)動(dòng)，縱向成像的變化規(guī)律如何？運(yùn)用透鏡成像的橫向和縱向成像規(guī)律進(jìn)行作圖時(shí)，我們可以將物高等于零的點(diǎn)撥高成小于透鏡半徑、物高大于透鏡半徑的物高壓縮成小于透鏡半徑的物高，按課本上作圖方法進(jìn)行作圖。教學(xué)結(jié)果，不應(yīng)用副軸、焦平面，將特殊光線(xiàn)作圖方法發(fā)展到非特殊光線(xiàn)作圖方法，激活了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張永聲.思維方法大全[M].蘇州：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1990. 1-2.

[2] 郭青山.淺談物理建模能力的培養(yǎng)[J].中學(xué)物理，2002（1）：20-21.