[在物理教学中培养科学美感直觉思维能力] 物理能力培养八上答案
时间：2019-05-13 03:33:18 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：在物理教学中，可以通过引导启发学生进行联想，优化课堂思维环境，鼓励学生大胆进行科学猜想，帮助学生建立“智力图像”几个方面来培养学生的科学美感直觉思维能力。 关键词：物理教学；联想；科学猜想；智力图像
所谓科学美感直觉思维，指的是这样一个思维过程：即科学家在关于自然科学的审美创造中，大脑对自然界潜在的美的特征或自然科学理论深层的体现宇宙的美妙及其和谐协调的科学真理，未经充分逻辑推理的直观。因此，它是一个非逻辑思维的过程。尽管学生在学习中的科学美感直觉思维能力不能和科学巨匠比较，但科学美感直觉必须经过培养。作为一位高中物理教师，觉得在以下几个方面来培养学生的科学美感直觉思维。
一、要善于启发、引导学生进行联想
在物理教学中，要求教师除了教授物理知识之外，还应尽可能地培养学生的创造潜能。那么，课堂上如果采用自由联想的方式，让学生自发地由一事物而想到其他事物，紧紧抓住两事物之间的基本现象和本质的相似之处，从已知推导未知，尽快地想出许多观念，获得新的知识，就有利于培养学生的创新潜能。
例如，讲“光的双缝干涉”时，由学生自己去进行类比联想，和以前学过的“两例机械波干涉”时振动加强和减弱的情况进行比较，找出相识之处，让他们自己寻找得出屏上出现明暗条纹的条件，这要比老师直接告知答案印象深刻得多。又如，讲“势能”时，中学阶段学习了重力势能、弹性势能、分子势能和电势能。由于重力和弹力做功现象较常见，因此重力势能和弹性势能讲解比较容易，但分子势能和电势能较抽象，教学中可以在讲了重力势能以后，运用类比的方法将电势能引入；讲解了弹性势能后，将分子势能引入。这样讲解可达到事半功倍的效果。类比使学生能较快地在原有重力势能概念的基础上把电势能的概念建立起来，并进一步指出这些共同之处还反映了存在于保守力场中所有势能的共同性质，即势能的共同特点。同时在比较相同之处之外，还指出它们的不同之处，由于电荷有正负之分，所以电荷受力的方向可以与电场相同，也可以相反。即电荷沿电场方向运动时，电势能可能增加，也可能减少；而质点受重力方向总是竖直向下，因此，重力势力总是沿重力方向减小。
再如，讲运动学时有这样一道题，子弹能穿过三块同样厚的木板，设子弹在木板里运动的加速度是恒定的，求子弹依次穿过三木板所用的时间之比。这就要求教师引导学生采用逆向思维的方法进行分析。
当然，在物理教学中，除了类比联想逆向联想的方式，还有很多，比如，讲合力与分力的等效性，合运动与其分运动的等效性等，就要引导学生进行等效联想；讲共振现象的时候，可以和儿童荡秋千凌空摆动联系起来，这是形意联想，也是物理教学中常用的联想。
如果创设情境，让学生进行广泛地自由联想、效果更佳，由于这种联想没有预定的目的、方向，不受条件的约束，更有利于培养学生联想的敏捷性和多样性。
二、要优化课堂思维环境
学生思索是在其大脑中进行的。思维资源的开发主要应在挖掘学生大脑的潜力上下工夫，一定的课堂情境乃在一定的思维环境下进行的。因此，鼓励学生苦思冥想，就要创造一个优化的思维环境。
首先，在物理教学中，教师应当善于发现，刺激和保护学生们的科学好奇心，不泼冷水，努力启发他们自由灵巧地思考问题。物理学家的“童心未泯”的好奇心，与善于发现令人惊奇之处的能力有着最直接的关系。
其次，优化课堂思维环境，是指要有活跃的思维气氛。科学人才进行交流，自由讨论、百家争鸣的气氛是创造性思维的的激发剂。所以，物理课上安排一定的时间让学生进行交流讨论，比起阅读课本，做大量习题，更有利于学生的发展，让中学生参与科学活动也是一种很明智的做法。
优化课堂思维环境，还离不开丰富的信息环境，信息是思维的促发剂。有些信息还是思维进行的原料，新的信息对思维的作用特别大。因此，鼓励学生思索，开发思维资源，注重教学内容的不断更新和现代化问题。例如，在讲解人造卫星宇宙知识的时候，利用丰富的网络资源，让学生了解卫星的发射过程，宇宙大爆炸理论，介绍“红移现象”等一系列内容，补充渗透一些前沿科学。这样做的结果能使学生的思维得到丰富的养料，进而使他们的思维活跃起来。
三、要鼓励学生大胆进行“科学猜想”
著名的物理学家福克说：“伟大的，以及不仅是伟大的发现，都不是逻辑的法则发现的，而都由猜测而来。”福克的话似乎有些偏颇，但科学活动确实需要猜测。伽利略否定的亚里士多德的关于“重物自由下落较轻物快。”的观点时，不就是借助了丰富的想象力，直觉的洞察力和理想的推导猜测而来的吗？高中物理教材必修1中讲的“牛顿第一定律”的得出不也是建立在大胆的科学猜想基础之上吗？
在物理教学中运用“科学猜想”的过程，有两种方法：一种是实验方法，另一种是理论分析的方法。例如：高中物理教材必修2中有这样一节教学内容：“探究功与速度的关系”，我是这样设计课程的：上课时，读完课题后，就让学生们进行“科学猜想”，讨论后产生了几种科学猜想：（1）功和速度成正比；（2）功和速度的平方成正比；（3）功和速度成反比；（4）功和速度的平方成反比。接下来，就认为这几种猜想都有可能正确。于是给每一小组分配了一个猜想，让各个小组动手设计实验方案，进行有目的的探索，来检验此命题是否正确。然后各自动手做实验，得出有关数据、分析实验数据，结果大家全员参与，积极性很高。而且通过实验发现，大家先前作的4种猜想全是错误的，而本身课题就有问题，功和速度是无关的。接着利用实验数据，对实验数据进行理论分析，发现功和速度平方的变化有关，学生们发现了教材题目本身就不确切，
探索物理的兴致就更浓了。
四、要帮助学生建立“智力图像”
科学美感直觉思维是一种科学的抽象思维，它必须借助于抽象的，模式化的形象——“智力图像”。这种“智力图像”是科学家凭借科学美感直觉所创造的既非文字，又非代数，然而却包含着丰富的科学内容和意义的智力成果。
例如，在力学中，如果物体被舍去和忽略了其形状、大小、转动等性能，突出其具有的位置和质量的特征，就抽象出质点这个模型了。由于它用一个点来表示，因此是非文字的；而它在人们头脑中的形象是既有质量又有位置的，因此，又非同于数学上点的形象。所以，质点就是一种“智力图像”，其实，在物理研究中，单摆、理想气体、理想变压器、玻尔的原子模型等，都是“智力图像”。
再如，原子结构理论中的“玻尔轨道”“电子壳层”“电子云”等等，并非真有形象地“轨道”“云”之类的东西，都是一种具有某种抽象性的智力图像的模型，如果没有物理直觉抽象力，就无法理解这里的“轨道”和“云”。
因此，为了培养学生的科学美感直觉，使他们能够迅速而准确地识别和构筑“智力图像”，必须从加强物理教学的直观性原则，训练学生高度的空间理解力入手，使学生善于从感性具体出发建立抽象概念，而且能使他们将某些抽象的规定性上升到思维的具体。
爱因斯坦说：“物理学按其本质是一种具体的和直觉的科学数字只为我们提供方法来表述现象所遵循的规律”。在物理教学中注重科学美感直觉思维的培养，在今天物理原理几何化的时代，更具有特别的意义，作为一线的高中物理教师，我们必须继续探索，使之不断地发展和完善。
参考文献：
张相伦，程民治.物理科学美论.陕西人民教育出版社.
（作者单位 江苏省常熟市尚湖高级中学）
