物理教學中的思維能力培養(yǎng)

徐建軍

形象思維能力是人的智力構(gòu)成中一個重要因素。一般認為:對于文學藝術(shù),形象思維能力的培養(yǎng)是十分重要的,這是已成定論、不需討論的問題。在理科教學特別是物理教學中,形象思維能力的培養(yǎng)還沒有引起足夠重視。但在理論上探討較少;在教學實踐上,重視推導、演示而忽視形象圖景和物理模型的建立,不能很好地培養(yǎng)學生的形象思維能力。

一、物理研究和學習離不開形象思維

自古以來,在科學技術(shù)研究過程中形象思維就是不可少的。

楊振寧說:“由于傳統(tǒng)習慣,亞洲的學生,特別是中國的學生,喜歡復雜的推演的東西,這對自己、對科學的發(fā)展都是不利的,因為它違反了物理學的規(guī)律,物理本身是現(xiàn)象而不是推演。”直觀性與物理現(xiàn)象、物理實驗是不可分割的,直觀性與學生形象思維能力的培養(yǎng)也有著最直接的聯(lián)系。對于直觀性,物理教育家朱正元先生曾有過精辟的論述,他認為對于物理概念、物理規(guī)律等一些理論的東西,往往是“千言萬語說不清,一看實驗便分明”,畫龍點睛般地道出了直觀教學的優(yōu)點。

直觀是手段而不是目的。在物理教學中,直觀的作用是什么?除了作為教學手段外,還有沒有更深層次的作用和功能?著名科學家錢學森同志關(guān)于形象(直感)思維學的闡述回答了這個問題,他認為,直觀性(或者說物理現(xiàn)象)不僅僅是一種很好的教學手段,更重要的,它還是學生形象思維產(chǎn)生的源泉。形象思維作為人的思維(包括形象思維、抽象思維、靈感思維)組成部分之一,它的作用并不亞于抽象思維,甚至可以說更重要。深入地探討這個問題,我們就會發(fā)現(xiàn),錢學森同志關(guān)于形象思維學的論述與楊振寧教授關(guān)于重視物理現(xiàn)象的觀點有異曲同工之妙,兩者思想上的相同或相似也絕非偶然。這事實上已經(jīng)為我們的物理教育展示了一個廣闊而誘人的前景。

二、物理教學中的直觀性

什么叫直觀?《辭海》對直觀的定義是:“直觀,即感性認識,就是實踐中外界事物作用于人的感覺器官而在大腦中產(chǎn)生的感覺、知覺和表象。”在物理教學中,直觀教學又表現(xiàn)為語言直觀(講解)、實物直觀(實驗)和圖形模型直觀三種形式。其中最重要的是實物直觀——物理實驗。

物理實驗,真實地展現(xiàn)物理過程,使學生直接地理解物理運動的本質(zhì);物理實驗,以純粹的形態(tài)突出物理運動的主要特征,使學生排除次要因素的干擾,認識物理運動的基本規(guī)律;物理實驗,作為一種理論聯(lián)系實際的實踐活動,它使學生處于教學的主體地位,靈活地運用知識并促成知識的遷移;物理實驗,以生動的形象作用于學生,能夠激發(fā)學生的學習興趣,形成良好的學習動機,并通過非智力因素促進智力的發(fā)展。因此,作為直觀教學生動體現(xiàn)的物理教學實驗,既反映了物理學的發(fā)展規(guī)律,同時也體現(xiàn)了學生的認識規(guī)律。正是這種直觀性,使得認識主體(學生)與客體(物理現(xiàn)象)發(fā)生相互作用,使得認識主體得以認識客體。通過三棱鏡將一束太陽光分解成七色光,可以使無數(shù)初入物理學殿堂大門的中學生如癡如醉!這不正是直觀教學的魅力嗎?

如何認識物理教學實驗在物理教育中的作用?怎樣看待物理教學中的直觀性?這不僅僅是一個教學思想的問題,而且還表現(xiàn)在不同傳統(tǒng)文化背景對人們觀念的規(guī)范與約束上。

研究一下學生學習物理的認識機制,我們發(fā)現(xiàn)直觀教學也是符合人的認識規(guī)律的。由于認識主體在認識客體時往往存在著知覺優(yōu)先的傾向,并首先使用形象思維來認識客體,而且在面臨新的問題或情境時,其認知活動又常常退回到較低的水平。因此,在教學中就必須給學生提供足夠的感性經(jīng)驗和活動機會。所以,過分地強調(diào)非直觀,不僅違反物理學的發(fā)展規(guī)律,違反教學規(guī)律,而且也違反學生的認識規(guī)律。

綜上所述,在物理教育中不應(yīng)當僅僅把加強直觀教學、注重物理現(xiàn)象和實驗看作是一個教學觀點,而應(yīng)當把它作為物理中的一個方向性問題來對待。

三、形象思維能力的培養(yǎng)

如何在物理教學中培養(yǎng)學生的形象思維能力?

1.加強物理教學中的直觀性。由于形象思維以知覺、表象為思維的重要材料,并在認識中帶有強烈的情緒色彩,因此在教學中,要根據(jù)物理學的特點,從所研究的物理概念、定律的需要出發(fā),運用演示實驗、板書、板畫、模型、幻燈片、多媒體等直觀教學手段和方法,并輔之以生動的語言與手勢,使學生獲得生動具體的感性認識,使學生從直觀上了解與認識客體的全部形態(tài),將對物理現(xiàn)象的觀察與教師的講解等客體作用于認識主體的動作使其上升為知覺與表象。

2.讓學生多做實驗。物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學。在物理教學中培養(yǎng)學生的形象思維,讓學生觀察物理現(xiàn)象是必須的和有益的,但更重要的是讓學生親自動手,在操作中去觀察物理現(xiàn)象,去體驗物理規(guī)律的奧妙。學生對物理現(xiàn)象接觸得愈多、認識得愈深刻,就愈有可能產(chǎn)生新的直覺,而這種直覺就是形象思維的基礎(chǔ),是科學研究工作中的重要環(huán)節(jié)。

需要指出的是:目前在物理教學中,普遍采用的是驗證性實驗,其目的是讓學生懂得科學“演繹”的方法,而為了培養(yǎng)學生的形象思維能力,就要在教學中有意識地讓學生多做一些探索性實驗,讓他們學會“歸納”的方法。

3.讓學生學會創(chuàng)造。培養(yǎng)學生的形象思維能力,還要為他們創(chuàng)設(shè)解決實際問題的情境,即將他們置身于研究、創(chuàng)造和發(fā)明的情境之中,讓他們學會先從整體上把握問題的物理實質(zhì),而后再去探索具體研究的方法。而物理模型作為科學認識活動的中介物,它的建構(gòu)不僅需要抽象思維,便依賴于形象思維。因此,要讓學生從課內(nèi)走向第二課堂,研究一些與生產(chǎn)生活有關(guān)的實際問題,讓學生在實踐中學會研究物理問題的方法、學會科學的思維方法,只有這樣,才能真正形成良好的思維品質(zhì)。

(責任編輯:馮權(quán)書)