王溢然

(江蘇省蘇州中學(xué)，江蘇 蘇州 215000)

淺議思維品質(zhì)及其教學(xué)意義

王溢然

(江蘇省蘇州中學(xué)，江蘇 蘇州 215000)

思維品質(zhì)表現(xiàn)為許多方面,結(jié)合當(dāng)前中學(xué)物理教學(xué)的特點(diǎn)來(lái)說(shuō),可以認(rèn)為主要表現(xiàn)為3方面,即思維的批判性,思維的靈活性和思維的深刻性．

1 思維的批判性

對(duì)傳統(tǒng)的科學(xué)理論不盲從,對(duì)權(quán)威的科學(xué)著作(思想、言論)不迷信,不人云亦云,勇于對(duì)被捧為金科玉律的科學(xué)規(guī)律有所懷疑,從中發(fā)現(xiàn)異端,揭示矛盾,進(jìn)而提出新的見解,這就是思維的批判性．

近代科學(xué)奠基者之一的笛卡兒,他的科學(xué)方法的出發(fā)點(diǎn)就是懷疑精神．他曾這樣說(shuō)過(guò):“要追求真理,我們必須把一生中所有事物都來(lái)懷疑一次．”我國(guó)著名的地質(zhì)學(xué)家李四光生前也有一句名言:“不懷疑,不能見真理．”可以這么說(shuō),懷疑就是思維批判性的起點(diǎn),也是發(fā)現(xiàn)科學(xué)真理的起點(diǎn)．

1.1 前輩科學(xué)家的啟示

如果我們沿著前輩物理學(xué)家的足跡,回顧一下物理學(xué)的發(fā)展之路,到處可以發(fā)現(xiàn)由思維的批判性所引燃的火種,并在火光中誕生新的理論．

(3)中介變量測(cè)度。本文精選涵蓋文化與旅游支出的文教娛樂消費(fèi)數(shù)據(jù)來(lái)度量文化與旅游消費(fèi)需求(Demand)，具體計(jì)算各省城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民的家庭人均文教娛樂消費(fèi)支出的人口加權(quán)平均值，再根據(jù)文教娛樂CPI指數(shù)做相應(yīng)的平減，并取對(duì)數(shù)[26]。為了全面反映省域文化與旅游業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力，本文選用代表技術(shù)創(chuàng)新商業(yè)化應(yīng)用程度的各省專利申請(qǐng)量對(duì)數(shù)指標(biāo)作為技術(shù)創(chuàng)新(Tech)的代理變量[27]。為測(cè)度文化與旅游產(chǎn)業(yè)協(xié)同集聚，本文沿用陳建軍等[19]154、張虎等[28]構(gòu)建的產(chǎn)業(yè)協(xié)同集聚指標(biāo)，該指標(biāo)優(yōu)點(diǎn)在于所需區(qū)位熵?cái)?shù)據(jù)的可得性，而且能反映兩大產(chǎn)業(yè)的協(xié)同質(zhì)量與集聚高度。

例如,奠定近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)基礎(chǔ)的伽利略,就是從懷疑亞里士多德的觀點(diǎn)開始的．當(dāng)時(shí),人們都把亞里士多德的字句當(dāng)成永世不能懷疑的至高無(wú)上的絕對(duì)真理．伽利略卻認(rèn)為不應(yīng)該這樣，他在比薩大學(xué)讀書時(shí)就指出,亞里士多德生活在2000年之前,后來(lái)的世界已經(jīng)發(fā)生了很大的變化;亞里士多德一生中沒有離開過(guò)地中海流域,現(xiàn)在的人們已經(jīng)能夠環(huán)球航行;亞里士多德只了解世界上的一個(gè)角落,因此他不可能永遠(yuǎn)正確,不犯錯(cuò)誤．尤其難能可貴的是伽利略能夠批判地吸收亞里士多德的觀點(diǎn)．他說(shuō):“……老實(shí)說(shuō),我贊成看亞里士多德的著作,并精心進(jìn)行研究．我只是責(zé)備那些使自己完全淪為亞里士多德奴隸的人．”正是由于伽利略具有這種科學(xué)的批判精神,才促使他認(rèn)真地研究了落體運(yùn)動(dòng),完成了斜面實(shí)驗(yàn),糾正了人們長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的錯(cuò)誤觀點(diǎn),熱情地捍衛(wèi)和宣傳哥白尼的學(xué)說(shuō),開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)研究的先風(fēng),最終成為物理學(xué)的一代宗師．

水工隧洞混凝土質(zhì)量通病主要表現(xiàn)為以下幾項(xiàng)：蜂窩麻面、水泡、氣泡、錯(cuò)臺(tái)、裂縫、顏色不均、結(jié)合部位爛根、冷縫等質(zhì)量通病。

如果缺乏懷疑精神,喪失了思維的批判性,往往會(huì)失去許多寶貴的機(jī)遇．相反,如果勇于懷疑,抓住了批判的線索,就可能取得新的成果．例如,關(guān)于霍耳效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)就是一個(gè)很耐人尋味的事例．

(1) 思路開闊,妙思涌泉.

FΔt=Δmv或FΔt=mΔv.(m一定時(shí))

當(dāng)時(shí),霍耳年僅24歲,是約翰．普霍金斯大學(xué)羅蘭(H.Rowland)教授的研究生．于是,他在羅蘭教授的指導(dǎo)下,開始了實(shí)驗(yàn)的探索．

貝爾納和魯梅斯不停地“華麗轉(zhuǎn)身”,不僅顯示了從事不同領(lǐng)域工作的樂趣,也讓我們充分領(lǐng)略到了人的智慧和潛能．雖然,許多情況下人們難以這樣的“轉(zhuǎn)身”,不過(guò)從這里也啟示我們,太狹隘地“文理分家”,或者太片面地強(qiáng)調(diào)“專業(yè)對(duì)口”也是不適宜的．北京大學(xué)趙凱華教授曾說(shuō)起大約發(fā)生在上世紀(jì)80 年代的一件事:一位到美國(guó)去攻讀經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究生,在入學(xué)一開始的課程里,教師就介紹大爆炸宇宙學(xué)、黑洞等內(nèi)容．可以想象,對(duì)于當(dāng)時(shí)學(xué)經(jīng)濟(jì)的、早已排斥了物理學(xué)的中國(guó)學(xué)生來(lái)說(shuō),都是聞所未聞并且有著巨大困難的．

根據(jù)這樣的思路,霍耳做了許多次實(shí)驗(yàn)．起先,這些實(shí)驗(yàn)中均未發(fā)現(xiàn)有電阻增大的現(xiàn)象．但是,他不改初衷繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)．后來(lái),他改用薄金箔,期待以久的現(xiàn)象終于出現(xiàn)了．

圖1

如圖1所示,當(dāng)垂直磁感線方向放在磁場(chǎng)中的金箔通以從左向右的電流時(shí),在垂直于電流方向的左右兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差．

對(duì)照組僅選擇鹽酸二甲雙胍治療,取貴州天安藥業(yè)生產(chǎn)的鹽酸二甲雙胍腸溶片(國(guó)藥準(zhǔn)字H52020960),每日給藥3次,每次0.25g。觀察組在此基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用吡格列酮治療,取四川迪康科技藥業(yè)生產(chǎn)的鹽酸吡格列酮片(國(guó)藥準(zhǔn)字H20052156),每日給藥1次,每次2片。兩組均連續(xù)用藥30天,觀察血糖及糖化血紅蛋白水平變化。

這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,后來(lái)被人們稱為霍耳效應(yīng)．英國(guó)著名物理學(xué)家開爾文(L.K-Lvin)曾給予霍耳高度的評(píng)價(jià),認(rèn)為霍耳的發(fā)現(xiàn),簡(jiǎn)直可以和法拉第的發(fā)現(xiàn)相比擬．

霍耳的成功就在于他不是盲目地迷信權(quán)威,敢于從權(quán)威的著作中找尋疑點(diǎn),并且能進(jìn)行深入地探究，這無(wú)疑也是他所具有的思維批判性的一次勝利．

1.2 思維批判性的教學(xué)意義

思維的批判性在中學(xué)物理學(xué)習(xí)中同樣有著極為重要的意義．可以這么說(shuō),在學(xué)習(xí)任何新知識(shí)面前,都需要也都應(yīng)該進(jìn)行一番思考:這是什么?怎么樣?為什么會(huì)這樣?……學(xué)習(xí)過(guò)程中的每一個(gè)設(shè)問(wèn)、每一個(gè)疑團(tuán),都可以稱為是一次批判性的思考,也都是一個(gè)個(gè)非常可貴的閃光點(diǎn)，而不斷地消除(或解開)疑團(tuán),才能心悅誠(chéng)服地、愉快地接受新知識(shí),并牢固地烙在自己的腦海中．因此,主動(dòng)的設(shè)問(wèn)與解疑可以認(rèn)為是批判性學(xué)習(xí)的一個(gè)象征．這方面,在中學(xué)物理學(xué)習(xí)中是不乏鮮例的．

例如,學(xué)習(xí)牛頓第三定律時(shí),對(duì)兩個(gè)具體物體間的作用與反作用比較容易理解和接受．關(guān)于液體對(duì)其中物體浮力的反作用,由于不易覺察它的存在,一些學(xué)生常常不那么信服,以致在分析具體問(wèn)題時(shí)往往會(huì)遺漏浮力的反作用．

浮力究竟有沒有反作用力?它的大小是否遵循牛頓第三定律?如果在教學(xué)中能夠使學(xué)生有了這樣的設(shè)問(wèn),表示已經(jīng)將他們的思維引入了批判的境界,進(jìn)一步就要考慮如何解開這個(gè)疑團(tuán)?最好方法是自己動(dòng)手做一次實(shí)驗(yàn)．

圖2

如圖2所示,在托盤秤上放半杯水,稱出其視重為W1．另用彈簧秤吊起一鐵塊,其視重為W2．然后,把彈簧秤吊起的鐵塊浸入水中,可以看到:彈簧秤的示數(shù)減小為W2,而托盤秤的示數(shù)增大為W1′,并且在誤差的范圍內(nèi)滿足

W2-W2′=W1′-W1.

魯梅斯在紐約圖克塞多公園建有華麗的私人實(shí)驗(yàn)室,不惜重金購(gòu)置許多一流的儀器設(shè)備,并常常邀請(qǐng)?jiān)S多著名的物理學(xué)家去聚會(huì)．他在自己的實(shí)驗(yàn)室里從事著超聲波、雷達(dá)、對(duì)時(shí)間的精確測(cè)定等方面的研究;也從事著有關(guān)生物學(xué)、腦電波等方面的研究．美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯當(dāng)年籌建184英寸(1英寸=25.4mm)的回旋加速器時(shí),曾得到魯梅斯很大的支持．

這就是說(shuō),對(duì)彈簧秤所減少的拉力恰好等于對(duì)托盤秤所增加的壓力,這正是浮力的作用與反作用的結(jié)果．

這樣,原來(lái)存在的疑問(wèn)在實(shí)驗(yàn)事實(shí)面前消失了,學(xué)生的心中會(huì)非常舒坦,知識(shí)也更為鞏固了．

又如,不少學(xué)生都看過(guò)(或知道)這樣的表演:一位氣功師仰臥在釘有許多大鐵釘?shù)哪景迳?身上再壓著一塊大石頭,旁邊的助手掄起大錘猛擊石塊,氣功師面不改色;有時(shí),石塊都被打碎了,氣功師仍是安然無(wú)恙．這時(shí),現(xiàn)場(chǎng)都會(huì)爆發(fā)出熱烈的歡呼聲,拍手叫好、暗暗稱奇．當(dāng)然,也會(huì)有觀眾竊竊私語(yǔ),甚至認(rèn)為其中有詐．

對(duì)這個(gè)現(xiàn)象產(chǎn)生疑問(wèn),這就是思維批判性的反映．但是,僅有疑問(wèn)還不夠,如何剖析這個(gè)疑問(wèn)呢?其實(shí),類似這樣的氣功表演完全是真實(shí)的．這里,有著氣功師長(zhǎng)期鍛煉的真本領(lǐng)和助手的配合,同時(shí)也借助著物理原理的保證．

根據(jù)動(dòng)量定理，有

與此同時(shí),在大洋彼岸的美國(guó)青年霍耳(E.H.Hall)也萌發(fā)了這樣的想法．不過(guò),他卻是“初生牛犢不畏虎”,面對(duì)權(quán)威著作的結(jié)論表示懷疑,并勇敢地決定讓實(shí)驗(yàn)做裁判．

當(dāng)力的作用時(shí)間Δt極短時(shí),即使作用力F很大,力的沖量(FΔt)仍然很小,由此引起物體的動(dòng)量變化(或速度變化)也很小,物體在沖量作用的時(shí)間Δt內(nèi)發(fā)生的位移極小．如果物體(石塊)的質(zhì)量m足夠大,則在這個(gè)過(guò)程中物體的速度變化Δv幾乎等于0,物體不會(huì)發(fā)生可覺察的位移,因而對(duì)支持物也就不會(huì)產(chǎn)生附加的壓力．這就是說(shuō),在氣功師有足夠的功力頂起石塊時(shí),石塊越重(m越大),錘擊時(shí)所產(chǎn)生的附加壓力就越小,仿佛沒有敲擊一樣．所以,這個(gè)表演也必須訓(xùn)練有素的助手配合．

圖3

為了進(jìn)一步消除疑團(tuán)、加深認(rèn)識(shí),可以做一個(gè)模擬性的實(shí)驗(yàn):取一架托盤天平,在盤子里放上比較重的物體,并記下指針的示數(shù)．另取一根有彈性的細(xì)竹條(像敲擊揚(yáng)琴用的琴簽),在天平盤的物體上快速敲擊一下(需要先練習(xí)幾次),可以發(fā)現(xiàn),指針繼續(xù)保持在原來(lái)的位置上,幾乎沒有變化，說(shuō)明快速敲擊時(shí),并沒有對(duì)天平產(chǎn)生明顯的附加壓力(圖3)．

如果要求更精彩,還可以做一次模擬表演:伸開手掌平放在桌面上,在手掌上疊放一堆薄的瓦片(為避免不平整而壓痛手掌,可在手掌上下墊以厚實(shí)的毛巾),然后用另一只手掄起錘子,快速擊打瓦片(錘與瓦片的接觸時(shí)間要盡可能短)，可以發(fā)現(xiàn)瓦片被擊碎了,手掌的感覺卻與瓦片上沒有錘擊時(shí)幾乎一樣．同樣道理,在手掌可支持的情況下,疊放的瓦片越多,快速錘擊時(shí)對(duì)手掌引起的附加壓力也越?。喾?如果你只在手掌上放一小塊瓦片,掄起錘子猛擊瓦片時(shí),可能會(huì)把手掌都砸爛了，氣功師也不敢在胸口放一小塊石子，讓助手用鐵錘猛擊的試驗(yàn),千萬(wàn)別去充“好漢”冒險(xiǎn).

總結(jié)這兩個(gè)事例，批判性學(xué)習(xí)過(guò)程可以表示為(如圖4.)

圖4

在中學(xué)物理教學(xué)中有許多類似的問(wèn)題,通過(guò)這樣的過(guò)程，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和對(duì)有關(guān)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)深度無(wú)疑都會(huì)得到顯著的提高．

2 思維的靈活性

2.1 思維靈活性的表現(xiàn)

19世紀(jì)70 年代,英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋完成了物理學(xué)史上的第二次大綜合,無(wú)疑地被尊為電磁學(xué)研究方面的權(quán)威．英國(guó)有一位物理學(xué)家想做一個(gè)實(shí)驗(yàn),研究電磁鐵對(duì)電流的作用．不過(guò),當(dāng)他看到麥克斯韋在《電磁學(xué)》一書中所說(shuō)的話:“在導(dǎo)線中流動(dòng)的電流本身完全不受附近磁場(chǎng)或其他電流的影響”,立即被權(quán)威的結(jié)論嚇回去了,輕易地放棄了他所萌發(fā)的這個(gè)十分有價(jià)值的想法．

思路開闊，妙思涌泉是思維靈活性最基本的表現(xiàn),它集中地反映在善于處理具體問(wèn)題的能力上．可以這么說(shuō),凡是大有作為的人,除了在專業(yè)知識(shí)上有很深的造詣外,其共性都是思維靈活,反應(yīng)敏捷．不能設(shè)想,一個(gè)思想呆滯的人會(huì)在某個(gè)領(lǐng)域作出創(chuàng)造性的建樹．這方面,在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中,有著許多生動(dòng)的事例．

(2) 及時(shí)拋棄錯(cuò)誤、迅速撥正航向.

處理問(wèn)題時(shí)能夠及時(shí)拋棄某些錯(cuò)誤的假設(shè)(或觀點(diǎn)),迅速撥正航向．這也是思維靈活性的十分可貴的要素．

許多科學(xué)家由于所處時(shí)代的局限性、背景各異或長(zhǎng)期從事某項(xiàng)研究和受某種理論的影響,也會(huì)形成思維定勢(shì),有時(shí)甚至?xí)苓z憾地成為原來(lái)非常活躍的思路上的絆腳石,妨礙他們做出重大的發(fā)現(xiàn)、取得巨大的成功．在物理學(xué)史上,由于思維靈活性出現(xiàn)了“暫時(shí)打頓”,最讓人扼腕的事例可能就是小居里夫婦痛失三次諾貝爾獎(jiǎng)的機(jī)遇了．

小居里夫婦,就是世界上第一個(gè)榮獲兩次諾貝爾獎(jiǎng)的居里夫人的女婿和女兒．他們都是物理學(xué)家,非常聰明、努力,繼承著居里夫人的工作,專注于放射性的研究,并因發(fā)現(xiàn)人工放射性的重大成果,榮獲1935年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．不過(guò),他們也曾因囿于陳見,而與三次偉大發(fā)現(xiàn)(即有關(guān)中子的發(fā)現(xiàn),正電子的發(fā)現(xiàn)和鈾核裂變的發(fā)現(xiàn))失之交臂．

通過(guò)表2、表3分析可得，異味超標(biāo)發(fā)生主要與時(shí)段（光照）、濕度、風(fēng)速有關(guān)。①時(shí)段：白天基本不超標(biāo)，特殊氣象下白天可能超標(biāo)；超標(biāo)主要發(fā)生在晚間，即早、晚6點(diǎn)和凌晨1—2點(diǎn)光照強(qiáng)弱特定的時(shí)候。②風(fēng)速：異味擴(kuò)散距離與風(fēng)速負(fù)相關(guān)，影響距離隨風(fēng)速、時(shí)間擴(kuò)散。③濕度和降雨量：當(dāng)濕度＞80%時(shí)，容易發(fā)生異味超標(biāo)；異味發(fā)生頻次概率為小雨＞中雨＞暴雨。

著名哲學(xué)家凱特林說(shuō)過(guò)一段很中肯的話:“擺脫陳舊規(guī)則和解決這一問(wèn)題本身一樣費(fèi)勁．”從小居里夫婦引出的教訓(xùn),可以讓我們堅(jiān)信這是千真萬(wàn)確的．

(3) 靈活地轉(zhuǎn)移研究對(duì)象.

云陽(yáng)縣有中職學(xué)校3所，其中國(guó)家示范中職學(xué)校1所（云陽(yáng)職教中心）、市級(jí)合格中職學(xué)校1所（云陽(yáng)師范學(xué)校）、民辦中職學(xué)校1所（五一技校云陽(yáng)分校）。3所學(xué)校發(fā)展各有側(cè)重，各有特色，形成了錯(cuò)位發(fā)展、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的良好發(fā)展格局。全縣共有中職學(xué)生7970人，占高中階段學(xué)生總數(shù)的24.6%；中職專任教師438人（其中雙師型教師270人），生師比為18.2∶1。

思維靈活性還有一種突出的表現(xiàn),就是轉(zhuǎn)移研究對(duì)象的能力，能夠迅速地、自然地從一類對(duì)象轉(zhuǎn)變到另一類對(duì)象,甚至內(nèi)容相距很遠(yuǎn)的另一類對(duì)象．在近代科學(xué)史上,貝爾納和魯梅斯稱得上是兩位很具典型性的代表人物．

① 科學(xué)家——社會(huì)活動(dòng)家.

貝爾納(J.D.Bernal,1901—1971)稱得上是一位“百科全書”式的英國(guó)天才科學(xué)家,也是一位思維靈活性的代表人物．

1918年,貝爾納進(jìn)入劍橋大學(xué),先后學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)和物理學(xué)．他說(shuō):“在那里一切人類財(cái)富都展現(xiàn)在我的面前．在這思想的天地中,我無(wú)所偏愛,我所看到的一切都使我如癡如醉．”大學(xué)畢業(yè)后,應(yīng)著名物理學(xué)家布拉格(W.H.Bragg)邀請(qǐng)進(jìn)入“戴維——法拉第研究實(shí)驗(yàn)室”從事晶體學(xué)研究,不到5年已成為有影響的實(shí)驗(yàn)晶體學(xué)家．1927年受聘在劍橋大學(xué)任教,繼續(xù)著晶體學(xué)的研究．1932年已成為將X射線晶體學(xué)用于研究生物分子的先驅(qū)之一,次年,又首先獲得單晶蛋白質(zhì)的X射線照片,并最先研究出煙草花葉病毒的結(jié)構(gòu)等,短短幾年就在科學(xué)界嶄露頭角．

采用SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計(jì)量資料以（均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差）表示，兩個(gè)樣本均數(shù)比較采用t檢驗(yàn)，多于兩組樣本均數(shù)的比較，采用方差分析（ANOVA）；計(jì)數(shù)資料以（n，%）表示，采用χ2檢驗(yàn)，以P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

貝爾納從1938年起直到退休,一直在倫敦大學(xué)伯克貝克學(xué)院做研究工作．他繼續(xù)著對(duì)晶體學(xué)的研究,創(chuàng)建了X射線晶體學(xué),所做的研究幾乎涉及晶體學(xué)的全部領(lǐng)域;他還把物理學(xué)和化學(xué)帶進(jìn)生物學(xué),并把它作為生物學(xué)研究的重要工具,研究了氨基酸、維生素、荷爾蒙、蛋白質(zhì)和病毒等生物有機(jī)物質(zhì),都取得了驕人的成績(jī)； 他還繼承和發(fā)展了老師布拉格的事業(yè),將對(duì)有機(jī)結(jié)構(gòu)的研究擴(kuò)展到生物大分子結(jié)構(gòu)的研究,為分子物理學(xué)的發(fā)展作出了突出的貢獻(xiàn)．……貝爾納以他豐富的知識(shí)和琳瑯滿目的研究成果,自然地贏得了學(xué)術(shù)權(quán)威的地位．

貝爾納還有一個(gè)顯著的特點(diǎn):常常能敏銳地提出一個(gè)問(wèn)題、拋出一個(gè)思想,在自己涉足一番后,就留給別人去完成最后的成果．他為許許多多年輕人確定合適的研究方向,經(jīng)過(guò)他指導(dǎo)的學(xué)生或同事,有多人后來(lái)獲得了諾貝爾獎(jiǎng)．貝爾納的同事和學(xué)生都堅(jiān)信,按照貝爾納的創(chuàng)造天賦,他可能不止獲一次諾貝爾獎(jiǎng)．雖然這一天始終沒有來(lái)到,可全世界有許多其原始思想源于貝爾納論文的成果．

聯(lián)系人：臧建成醫(yī)生：13261797099（微信同號(hào)）；辦公室王一嵐：010-58122956，13167579442

更為難能可貴的是,他不僅做科學(xué)研究,還非常重視對(duì)社會(huì)問(wèn)題的研究,深入探討科學(xué)功能和社會(huì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系,強(qiáng)調(diào)科學(xué)教育和普及工作,進(jìn)行了大量的有關(guān)科學(xué)組織規(guī)劃與管理以及科學(xué)技術(shù)史的研究．同時(shí),他身體力行積極參與各種社會(huì)活動(dòng)和政治活動(dòng),在許多科學(xué)家和政治團(tuán)體中充當(dāng)著領(lǐng)袖人物,熱心致力于科學(xué)為民所用的和平事業(yè),完全稱得上是一位優(yōu)秀的社會(huì)活動(dòng)家．二戰(zhàn)時(shí),曾擔(dān)任軍隊(duì)的科學(xué)顧問(wèn),成為在戰(zhàn)爭(zhēng)中運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)方法的先軀之一,并直接參與盟軍的諾曼底登陸計(jì)劃,設(shè)計(jì)了利用氣球進(jìn)行空中攝影的方法,為取得諾曼底海灘資料提供了幫助．二戰(zhàn)后,頻繁地在世界各地進(jìn)行和平宣傳活動(dòng),曾擔(dān)任英國(guó)科學(xué)者協(xié)會(huì)主席、世界科學(xué)者協(xié)會(huì)副主席、世界和平理事會(huì)執(zhí)行委員會(huì)主席等重要職務(wù)．

Comparative experimental study on working performance of three kinds of sweetpotato transplants

貝爾納的一生中,一直不停地在轉(zhuǎn)換角色——從物理學(xué)家到化學(xué)家、從晶體學(xué)家到生物學(xué)家、從教授到行政管理員、從科學(xué)家到社會(huì)活動(dòng)家,……而且在他所參與的各個(gè)研究領(lǐng)域中都取得可喜的成就．可以這么說(shuō),思維的靈活性在貝爾納身上已經(jīng)發(fā)揮到了極致,為后人樹起了一根需要加倍努力才能超越的標(biāo)桿.

② 銀行家——物理學(xué)家.

魯梅斯(A.L.Loomis,1887—1958)也是一位傳奇色彩特別濃厚的人物．

白天,他是一位億萬(wàn)富翁的銀行家,活躍于華爾街從事金融事務(wù),沉浸于一堆貌似枯燥的數(shù)據(jù)中,感受著世界各處的匯率波動(dòng)．夜晚及星期天,他是一位物理學(xué)家,埋頭于自己的物理實(shí)驗(yàn)室,專心致志享受著物理世界奇妙的樂趣．研究對(duì)象的轉(zhuǎn)移,在魯梅斯身上表現(xiàn)得淋漓盡致．

在醫(yī)療、社保、文化生活等方面加強(qiáng)社會(huì)保障，重點(diǎn)推進(jìn)貧困地區(qū)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展，完善新農(nóng)合制度，積極構(gòu)建農(nóng)村養(yǎng)老保險(xiǎn)體系，推進(jìn)農(nóng)村集中供養(yǎng)和救助體系建設(shè)，增加覆蓋人群。建立完善的農(nóng)戶授信機(jī)制和靈活的小額貸款模式[8]。加強(qiáng)農(nóng)村法制建設(shè)，加大農(nóng)村普法力度。提高教育的普及度，“治貧先治愚”，避免學(xué)齡兒童因各種原因輟學(xué)。建立科技培訓(xùn)體系，加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)知識(shí)培訓(xùn)，切實(shí)增強(qiáng)貧困群眾自我發(fā)展的素質(zhì)和脫貧能力。

魯梅斯也參與美國(guó)制造第一顆原子彈、代號(hào)為曼哈頓工程的組織管理，他既能周旋于美國(guó)當(dāng)時(shí)的軍政要人之間,也常常慷慨資助許多物理學(xué)朋友．有一件小小的趣事： 在上世紀(jì)40 年代,美國(guó)經(jīng)濟(jì)大蕭條時(shí)期,當(dāng)時(shí)凡向《物理學(xué)評(píng)論》雜志提供文章者,都會(huì)收到一個(gè)按頁(yè)計(jì)費(fèi)的清單和一張便條，申明編輯和他的機(jī)構(gòu)無(wú)力付款,有關(guān)費(fèi)用將由一位匿名的美國(guó)物理學(xué)界朋友支付，后來(lái)得知這個(gè)神秘的幕后人就是魯梅斯．

魯梅斯也是20世紀(jì)頗有影響的物理學(xué)家之一．在二次大戰(zhàn)末期,勞倫斯在談到魯梅斯對(duì)雷達(dá)研究的貢獻(xiàn)時(shí)說(shuō):“我完全相信,如果沒有魯梅斯,雷達(dá)將會(huì)發(fā)展得非常緩慢．”

那時(shí),電子還沒有被發(fā)現(xiàn),對(duì)金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理是不清楚的．霍耳設(shè)想,如果情況不像麥克斯韋所說(shuō)的,在導(dǎo)線中的電流本身能被磁場(chǎng)吸引,那么由于電流被拉向?qū)Ь€的一側(cè),會(huì)造成電阻的增大．

科學(xué)的發(fā)展雖然分支似乎越來(lái)越多、越來(lái)越細(xì)致,但不同學(xué)科的交叉也越來(lái)越廣、越來(lái)越緊密．可以預(yù)料,未來(lái)的創(chuàng)造型人才必須要求具備更為寬廣、豐富的知識(shí)基礎(chǔ)，他們不僅要知道奧賽羅、紅樓夢(mèng),也要知道宇宙大爆炸、黑洞;不僅會(huì)欣賞畢加索、徐悲鴻,也會(huì)欣賞愛因斯坦、霍金．美國(guó)著名科學(xué)家拉比這樣說(shuō)過(guò):“只有把科學(xué)和人文科學(xué)融為一體,我們才能期望達(dá)到與我們的時(shí)代和我們這一代人相稱的智慧的頂點(diǎn)．”

2.2 思維靈活性的教學(xué)意義

(1)物流企業(yè)可以引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，對(duì)應(yīng)每一個(gè)實(shí)貨盤在選擇相應(yīng)的承運(yùn)運(yùn)輸時(shí)，向幾家入圍運(yùn)輸公司同時(shí)進(jìn)行選擇，經(jīng)過(guò)初選淘汰和中選幾家對(duì)比，最后各項(xiàng)性價(jià)比優(yōu)異者成為最終的承包商。這種類似的方法可以為物流企業(yè)構(gòu)建最優(yōu)管控體系。

愛因斯坦這樣說(shuō)過(guò):“在科學(xué)上,每一條道路都應(yīng)該走一走,即使發(fā)現(xiàn)一條走不通的道路,也是對(duì)科學(xué)的一大貢獻(xiàn)．”科學(xué)大師的話對(duì)我們的教學(xué)同樣很有啟示，反映在中學(xué)物理的教學(xué)過(guò)程中,就是應(yīng)該激勵(lì)學(xué)生研究問(wèn)題時(shí)多作各種可能的設(shè)想,嘗試多種方向．

例如,通常我們都把地面看成是靜止的平面(地平面),在許多具體問(wèn)題的處理中,我們也可以讓地面“動(dòng)”起來(lái),或者讓地面“彎曲起來(lái)”.

當(dāng)我們乘坐高鐵向北京前進(jìn)時(shí),以列車為參考系,就把“我到北京去變成北京向我撲來(lái)”了;當(dāng)我們把地面彎曲成半徑為R(地球半徑)的大橋時(shí),同樣可以從

資金使用效率低下是很多國(guó)企都面臨的問(wèn)題。國(guó)企應(yīng)該建立銀行賬戶管理制度，歸并現(xiàn)有銀行賬戶，嚴(yán)格核準(zhǔn)賬戶的開立。

觀察節(jié)日的焰火,如果讓地面豎直向下以加速度a=g做勻加速運(yùn)動(dòng),就很容易解釋焰火微粒呈現(xiàn)出美麗圓球狀的原因．

我院與財(cái)務(wù)咨詢公司、餐飲行業(yè)財(cái)務(wù)總監(jiān)合作，指導(dǎo)學(xué)生報(bào)稅。通過(guò)學(xué)校教師與企業(yè)財(cái)務(wù)總監(jiān)共同開發(fā)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書教材，由聘請(qǐng)的企業(yè)人員定期參與指導(dǎo)，提高工作實(shí)踐能力。

體育課上,從離地高h(yuǎn)處、以初速度v0斜上方推出一個(gè)鉛球,確定最遠(yuǎn)條件時(shí),如果讓地面以a=g向上做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t后可列出兩個(gè)方程

x2+y2=(v0t)2，

也就是說(shuō),在這樣的條件下,霍耳電阻不是一種連續(xù)變化,而是會(huì)呈現(xiàn)出量子化的分布規(guī)律,并且它不以材料性質(zhì)、器件的尺寸而轉(zhuǎn)移,完全是由基本物理常數(shù)h(普朗克常數(shù))和e(電子電荷量)確定的量,有著極高的精確性和重復(fù)性．

其交點(diǎn)就是鉛球的落地點(diǎn),然后再對(duì)它進(jìn)行配方求極值,會(huì)顯得更為方便．類似這樣的具體事例很多……．

在教學(xué)中,無(wú)論是應(yīng)用物理規(guī)律時(shí)不同方法的歸納整理,還是對(duì)具體問(wèn)題的“一題多解”,都可以認(rèn)為是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生思維靈活性的一個(gè)重要方面,有關(guān)的具體問(wèn)題不勝枚舉．這種經(jīng)歷很有好處,使學(xué)生習(xí)慣于當(dāng)一條思路碰壁時(shí),能夠迅速地?fù)Q用另一條思路;一種方法行不通時(shí),迅速換用另一種方法．許多解決問(wèn)題的方法,到達(dá)成功彼岸的途徑,往往不是唯一的,真所謂“條條大道通羅馬”．

3 思維的深刻性

思維的深刻性主要表現(xiàn)為能夠?qū)じ俚?不滿足于既成的經(jīng)驗(yàn)和已有的認(rèn)識(shí),不斷地深入挖掘,擴(kuò)大收獲．

在科學(xué)上沒有頂峰,也沒有一成不變的絕對(duì)真理．許多物理現(xiàn)象會(huì)被不斷地得到充實(shí)、完善,許多科學(xué)真理會(huì)不斷地得到發(fā)展、更新,正是依賴于科學(xué)家們思維的深刻性和持之以恒的不斷探索所結(jié)出的碩果．

3.1 物理學(xué)史上的一個(gè)典型事例——霍耳效應(yīng)老樹開花

1879年發(fā)現(xiàn)霍耳效應(yīng)后,許多物理學(xué)家圍繞這一現(xiàn)象又作了多方面的研究,很快又發(fā)現(xiàn)了4個(gè)伴生現(xiàn)象[注1]．至此,對(duì)有關(guān)霍耳效應(yīng)的研究,科學(xué)界普遍認(rèn)為已經(jīng)徹底解決,似乎不可能再對(duì)它作出什么驚人之舉了．

化學(xué)農(nóng)藥問(wèn)世以來(lái)，對(duì)它的質(zhì)疑從《寂靜的春天》引發(fā)的反思和環(huán)保浪潮之后，可以說(shuō)就沒有停息過(guò)。近日，孟山都被指認(rèn)隱瞞除草劑危害，致使曾在美國(guó)舊金山約翰遜說(shuō)罹患淋巴瘤。不久前，美國(guó)加州舊金山方面有陪審團(tuán)裁決，孟山都被判賠償患癌園丁2.89億美元，約合19.8億元人民幣。雖然孟山都表示不認(rèn)同裁決，但此事還是把孟山都再一次拋到風(fēng)口浪尖。

然而,在100后,德國(guó)物理學(xué)家馮．克利青通過(guò)對(duì)這一古老的發(fā)現(xiàn)作了更深層次的研究后,出乎意料地向人們展示了老樹開出鮮花的奇妙景象．

馮．克利青把金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MosFET)放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為18T的強(qiáng)磁場(chǎng)和1.5K的超低溫下,發(fā)現(xiàn)了MosFET管霍耳電阻的分布規(guī)律

我們知道,在通常情況的霍耳效應(yīng)中,霍耳電阻與電流之間呈現(xiàn)線性關(guān)系．在強(qiáng)磁場(chǎng)中霍耳電阻呈現(xiàn)的量子化效應(yīng)完全是一種人們沒有想到的新現(xiàn)象,稱為量子霍耳效應(yīng)．它被認(rèn)為是20世紀(jì)凝聚態(tài)物理的一項(xiàng)輝煌成就,馮．克利青也因這一重大貢獻(xiàn)榮獲1985年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．

此后,沿著這條思路,科學(xué)家又取得許多新的成果．例如,1982年,美籍華裔物理學(xué)家崔琦和施特默(美國(guó))、勞克林(德國(guó)),進(jìn)一步在更強(qiáng)的磁場(chǎng)(20T)和更低的溫度(0.1K)下,發(fā)現(xiàn)了分?jǐn)?shù)量子霍耳效應(yīng)——觀測(cè)到霍耳電阻更精細(xì)的臺(tái)階結(jié)構(gòu),并共同榮獲1998年諾貝爾物理學(xué)家獎(jiǎng)．

進(jìn)入21世紀(jì)后,從量子霍耳效應(yīng)引發(fā)的研究進(jìn)一步深入,尤其可喜的是華人科學(xué)家的成果斐然．由美國(guó)斯坦福大學(xué)張首晟教授與其母校復(fù)旦大學(xué)合作開展的“量子自旋霍耳效應(yīng)”的研究,已為實(shí)驗(yàn)所證實(shí),并被美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)為2007年十大科學(xué)進(jìn)展之一．由清華大學(xué)薛其坤院士領(lǐng)銜、包括清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院物理所和美國(guó)斯坦福大學(xué)等單位共同組成的合作團(tuán)隊(duì),在反?；舳?yīng)的研究中取得重大突破,已經(jīng)引起國(guó)際上的廣泛關(guān)注，等等．

如果回顧一下量子霍耳效應(yīng),我們可以發(fā)現(xiàn),實(shí)際上,有關(guān)霍耳電阻曲線的階梯性,在1978年已有多起文獻(xiàn)記載,可是并沒有引起人們足夠的重視,只有馮．克利青敏銳地意識(shí)到它的意義并作了不懈的努力,才使得被認(rèn)為已經(jīng)研究透徹的霍耳效應(yīng)重又煥發(fā)出新的活力,猶如“老樹開花”．因此,量子霍耳效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)也可以說(shuō)是馮·克利青超人的思維深刻性的巨大成功,而在馮．克利青的發(fā)現(xiàn)后所涌現(xiàn)的嶄新成果,無(wú)疑又是思維深刻性的一次次展示．

3.2 思維深刻性的根基——冰凍三尺非一日之寒

大家都熟知這樣的故事:德國(guó)著名數(shù)學(xué)家高斯在孩提時(shí),有一次上算術(shù)課,教師出了一道算術(shù)題,要求孩子們計(jì)算1+2+3+…+98+99+100=?結(jié)果教師剛把題目說(shuō)完,高斯就舉起小手回答:5050．

無(wú)獨(dú)有偶，發(fā)生在我國(guó)著名數(shù)學(xué)家蘇步青教授身上也有一個(gè)小故事．據(jù)說(shuō),蘇步青年少時(shí),有人曾考問(wèn)他一道智力題:甲、乙兩人相距100m相對(duì)而行,他們的速度分別為3m/s和2m/s．有一條小狗,以速度8m/s同時(shí)往返于甲、乙兩人之間．那么,當(dāng)甲、乙兩人相遇時(shí),小狗一共跑了多少路程?這個(gè)人剛把問(wèn)題說(shuō)完,蘇步青脫口而出:160m．

高斯和蘇步青為什么能夠這樣快就得出正確的結(jié)果呢?這就在于他們都抓住了問(wèn)題的“要領(lǐng)”——高斯看出了這列數(shù)對(duì)應(yīng)的頭、尾兩數(shù)之和都等于101;蘇步青能夠從小狗與甲、乙兩人的運(yùn)動(dòng)中,迅速地抓住運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性這一隱蔽的內(nèi)涵,即小狗的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與甲、乙兩人從起步到相遇的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同．

在分析研究問(wèn)題時(shí),要求能夠迅速地抓住“要領(lǐng)”,勢(shì)必需要對(duì)問(wèn)題洞察得比較深刻,這就是思維深刻性的表現(xiàn)．像高斯和蘇步青這樣在兒童少年時(shí)就嶄露頭角,顯然都是智商極高的表現(xiàn),屬于“人中之龍”,通常在人群中是不多見的．

對(duì)于絕大多數(shù)的人們而言,思維的深刻性主要源于堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)、豐富的實(shí)踐經(jīng)歷以及持之以恒的不斷學(xué)習(xí)、更新．這樣,面對(duì)問(wèn)題時(shí)才能知道其困難在哪里?有幾條可行的途徑?前人(或他人)已經(jīng)做了哪些工作?受到過(guò)什么樣的挫折?等等．冰凍三尺非一日之寒,思維深刻性同樣不是一蹴而就的．

圖4

著名美國(guó)科學(xué)史家和科學(xué)哲學(xué)家?guī)於?T.S.Kuhn)說(shuō)過(guò):“看一張氣泡室照片,學(xué)生看到的是混亂而曲折的線條,物理學(xué)家看到的是熟悉的亞核事件的記錄(圖4)．只有有了許多次這樣的視覺印象之后,學(xué)生才成為科學(xué)家世界的一個(gè)居民,……”．庫(kù)恩的話,道出了隱藏在“聰明”后面思維深刻性的真相．

1978年《人民文學(xué)》第1期刊登了作家徐遲的報(bào)告文學(xué)“哥德巴赫猜想”,后來(lái)經(jīng)大報(bào)轉(zhuǎn)載后,曾經(jīng)在國(guó)內(nèi)轟動(dòng)一時(shí),激勵(lì)了無(wú)數(shù)的中國(guó)人．

“哥德巴赫猜想”是一個(gè)世界數(shù)學(xué)難題,我國(guó)數(shù)學(xué)家陳景潤(rùn)為了摘取這朵皇冠上的明珠,同樣從打好基礎(chǔ)開始．他首先精深地鉆研了華羅庚的《堆壘素?cái)?shù)論》和大厚本兒的《數(shù)論導(dǎo)引》．接著,他繼續(xù)做了有關(guān)數(shù)論研究的許多外圍工作,對(duì)世界上有關(guān)數(shù)論方面30多道難題中,攻了了6～7道難題,推進(jìn)了它們的解決——僅是這些成果,他的貢獻(xiàn)就已經(jīng)很大了．為了能直接閱讀外國(guó)資料和文獻(xiàn),借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和成就,他除了在中學(xué)和大學(xué)學(xué)習(xí)了英語(yǔ)和俄語(yǔ)外,還自學(xué)了德語(yǔ)、法語(yǔ)、日語(yǔ)、意大利語(yǔ)和西班牙語(yǔ),努力吸收和消化前人的智慧和果實(shí)．陳景潤(rùn)做了這許多工作后,具備了深刻認(rèn)識(shí)這個(gè)難題的條件,才勇敢地向哥德巴赫猜想挺進(jìn),終于攀登到了當(dāng)今世界最前沿的“1+2”的景界．

縱觀人類的科學(xué)文明史,無(wú)論是做出偉大發(fā)現(xiàn)的科學(xué)家或有杰出成果的發(fā)明家,他們?cè)讷@得對(duì)未知世界的深刻認(rèn)識(shí)或突破某項(xiàng)核心技術(shù)的過(guò)程中,往往都經(jīng)歷過(guò)艱苦的摸索、失敗的錘煉和精心的準(zhǔn)備,都有著寬廣堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),才能最終把握住客觀世界深刻的真諦,到達(dá)光輝的頂點(diǎn)．

3.3 思維深刻性的教學(xué)意義

思維的深刻性與思維的靈活性一樣,同樣依賴于人的能動(dòng)性的培養(yǎng)和訓(xùn)練．中學(xué)階段的學(xué)生,正是充滿著對(duì)未知世界的憧憬和好奇的年華,也是形成思維個(gè)性的一個(gè)黃金契機(jī)．如果在教學(xué)中能夠引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)和生活實(shí)踐中的許多問(wèn)題勤思考,不滿足于表面的結(jié)論,有尋根刨底的強(qiáng)烈欲望,同時(shí)注意認(rèn)真總結(jié)和不斷積累,就會(huì)使他們的思維逐漸提升并進(jìn)入善于思考、深入思考的境界．久而久之,解決問(wèn)題時(shí)也就容易抓住事物的本質(zhì)特征,深刻地洞察其中所蘊(yùn)含的奧秘,迅速找到突破口．

圖5

在中學(xué)物理教學(xué)中,有許多問(wèn)題可以引導(dǎo)學(xué)生去深入地分析和思考的．例如，對(duì)于圖5中常見的雙線擺,它在垂直于紙面的方向來(lái)回做小振幅振動(dòng)時(shí),大多數(shù)學(xué)生都能熟練地根據(jù)它等效于一個(gè)擺長(zhǎng)為l′=lsinα的單擺,得到振動(dòng)周期為

在寫出這個(gè)周期算式時(shí),如果能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地想到探究其中的原因,說(shuō)明他們已經(jīng)超越了表面的結(jié)論,邁出了可喜的一步．如果能繼續(xù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)或理論的分析,驗(yàn)證這個(gè)結(jié)果,說(shuō)明學(xué)生的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了較深刻的境界．

圖6

圖6是常見的用半偏法測(cè)量電流表內(nèi)電阻的電路圖．教學(xué)中,如果能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地思考:這個(gè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量原理是什么?為什么要求兩電阻箱的值滿足條件R?R′?這里的測(cè)量誤差主要由什么因素決定的?如果由于條件限制,只有一個(gè)電阻箱時(shí),能否用半偏法測(cè)量呢?……產(chǎn)生這樣的思考并進(jìn)而通過(guò)討論解決問(wèn)題,學(xué)生的認(rèn)識(shí)就進(jìn)一步升華了．

類似的事例很多，可見,思維的深刻性并非天生,它也是從學(xué)生時(shí)代起步的.

1 王溢然，束炳如.中學(xué)生物理思維方法叢書(共13冊(cè))[M]．合肥： 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2016．

注1 霍耳效應(yīng)的四個(gè)伴生現(xiàn)象: ① 范廷好森(Fttinghausen)效應(yīng):由于自由電子速度的不一致,將使大于和小于平均速度的電子聚集在不同的地方,引起溫差電動(dòng)勢(shì)．② 能斯脫(Nernst)效應(yīng):引線與金屬薄片接觸處由于電阻不同,電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生不同的焦耳熱,引起溫差電動(dòng)勢(shì)． ③ 里紀(jì)——勒杜克(Right-Leduc)效應(yīng):由能斯脫效應(yīng)產(chǎn)生的電流也會(huì)引起附加電動(dòng)勢(shì)．④ 不等位電勢(shì)差:當(dāng)金屬薄片通以電流時(shí),薄片中垂直電流的各個(gè)截面的電勢(shì)逐漸降低．若霍耳電勢(shì)的引出線的位置不對(duì)稱時(shí),也會(huì)引起附加電勢(shì)差．

2016-11-08)