有效培養物理教學中的科學思維能力

科學思維是人腦對客觀事物間接、概括的認識，它是以表象、概念、判斷、推理等形式反映客觀世界的能動過程。學生的學習活動是在教師指導下掌握知識、技能的認識過程。認識過程的核心是思維活動，科學的思維方式可以提高學以致用的能力，促進學習效率。而在平時教學過程中，教師總是不自然地過份展示自己的主導作用，總覺得在備課和講課過程中做到了一絲不茍，循循善誘，抓住學生的注意力，讓學生在上課過程中始終跟著自己的思路走，這樣的課就是成功的。而實際上，很多學生即使上課認真聽講，課后作業也認真完成，但掌握的知識仍然不盡人意，或者說他們的頭腦里還是形不成系統的認知結構。根本原因是教師往往以自己的思維去替代學生的思維，這樣，既不能提高學生的思維能力，也不符合素質教育的觀點，如何培養學生的科學思維能力是廣大教育工作者必須面臨的主要問題。根據自己平時的教學經驗，我認為先形成定勢思維，再利用定勢思維的積極性，形成發散思維，可以達到提高科學思維能力的目的。

一、定勢思維的形成

1、定勢思維是指人們長期養成的一種習慣性思維方式，它使人們以較固定的思路和習慣去分析和研究問題，以較固定的方式去考慮和解決問題。它包括著三層含意:思維的方向性、思維的目的性、思維的程序性。

2、定勢思維的形成

在條件不變的情況下，定勢思維有助于學生對類似的問題作出迅速的反應，并對問題做到較清楚的認識和理解(方向明確)，同時為解決問題提供一個程序(步驟清楚)，使學生有可能按程序解決問題(目的性強)。通常在新課的教學時，在掌握了基本的物理概念和規律的同時，通過多次運用某一方法思路去解決同類問題，逐步形成習慣性反應，讓學生形成定勢思維。

例如在高中物理《勻速圓周運動》教學中，設法幫助學生形成定勢思維:解決勻速圓周運動問題時，先確定作勻速圓周運動的研究對象，并找出運動軌道的圓心，其合力必定指向圓心，即為向心力，列出動力學方程F合=mv2/R或F合=mω2R就可將問題解決。

例一 質量為m的汽車以速度v駛過半徑為R的圓弧橋頂部時，橋頂所受的壓力為多大?在什么條件下這壓力等于零?該車以同樣的速度駛過半徑為R的凹形軌道底部時，底部所受的壓力為多大?在什么條件下壓力為車重的二倍?

我們以汽車為研究對象，汽車過凸形軌道頂部時，作汽車受力圖如圖1，重力和彈力的合力豎直向下作為向心力，列出動力學方程;

mg-N=mv2/R

得N=mg-mv2/R

當車對橋壓力為零時，橋對車的彈力也為零，即N=0，故有:v=

汽車過凹形軌道底部時，作汽車受力圖如圖2，重力和彈力的合力必豎直向上作為向心力。列出動力學方程:

N-mg=mv2/R

得N=mg+mv2/R

當壓力為2mg時，對車彈力N也為2mg，故有:v=

又如:在《楞次定律》教學后，要幫助學生建立應用楞次定律判斷感應電流方向的定勢思維:先畫出回路內原磁場的方向;再判斷磁通量是增加還是減少;然后根據楞次定律中的“阻礙”作用，確定感應電流磁場的方向;最后利用安培定則判斷出感應電流的方向。

有了這一套程序，雖不能解決所有類似的問題，但學生有了初步的思考方向和一般的解題方法，可以消除學生在學習過程應用知識難，碰到問題“無法下手”等實際問題，增強了學習的信心。由此可見定勢思維所含的積極因素，我們應對此有充分的認識。因此，教學中(尤其在新課程教學中)要充分利用這一積極因素，能有效地提高教學質量。

3、定勢思維消極性的克服

定勢思維有積極的一面，要注意定勢思維不是簡單模仿加記憶，它應在教師指導下，由學生自己總結出解決各類問題的方法和規律，才能對知識的掌握和應用有很大的幫助。但是，物理問題是千變萬化的，利用定勢思維去解決已變化了的問題時，很可能是一種束縛，使人不易跳出舊的思路，創造性思維受到舊框框的限制，此時的定勢思維就起到了消極作用。

例如:當閉合導體的一部分進入勻強磁場中切割磁力線運動時，導體中就能產生感應電流(定勢思維)，若當閉合導體的全部都已進入勻強磁場時，還認為導體中有感應電流(定勢思維)，那就錯了。這也告訴我們教學中在充分利用定勢思維的積極性的同時，還要清楚地認識到其消極因素的存在。

物理教學中，當學生對基本的概念和規律有了較好的認識和掌握，形成定勢思維之后，并不能滿足于現狀。否則，會造成一種“死搬硬套”的思維方式，不利于問題的解決，而且極易出錯。因此，定勢思維發展到一定程度，就應注意向更高層次——發散思維過渡，否則就會產生消極的作用，達不到提高解題能力的目的。

二、定勢思維向發散思維的過渡

美國心理學家吉爾福特認為，發散性思維是一種不依常規，尋求變異，從多方面探求答案的思維形式，也就是指一個問題可能有多種答案，則以這個問題為中心，從不同角度、不同途徑去尋求各種答案。

例如:靜止的小車被用力向前一拉，小車上豎直放置的木塊倒向后方，這是由于木塊的慣性作用;靜止的小車被用力猛擊飛出，小車上豎直放置的木塊卻能從小車上落下而不倒。這一結果除慣性外還應從其他規律加以解釋才有完整的結論。

因此，物理教學中要注重培養發散思維，才能開拓學生視野。所以，我們要認識到培養學生的定勢思維只是培養學生發散性思維的一個步驟，這就要求我們在教學中，要把握時機，適時地實現由定勢思維向發散思維過渡，并通過復習、小結加以鞏固。

三、發散性思維的培養

發散性思維是一種高層次的思維形式，其形成并非一朝一夕可以完成。它既需要一個由熟到巧的過程，又要教師的不斷培養。教學中，在已形成定勢思維的基礎上，注意做到①解放思想，鼓勵學生發散思維;②創設情景，引導學生發散思維;③講究方法，促進學生發散思維。從這三個方面對學生的發散思維進行培養。

例二 小球以15米/秒的速度由斜面底端向上運動，經過一秒鐘達到斜面上某一A點，其速率減少了一半。當小球再次回到A點時，速率變為2.5米/秒。求斜面的傾角θ和斜面與小球之間的摩擦因數μ。

此題可運用牛頓第二定律解得θ=30°，μ=/6。也可運用動能定理得到結果，還可運用動量定理求得答案。

又如在“如何測定重力加速度?”時，可指導學生按照如下方法思考:(1)應用自由落體規律由h=gt2。(2)應用單擺周期公式T=2π。(3)利用傾角為θ的光滑斜面勻加速運動。三種方法都可求出g。

四、 注意發散思維的再輻合

物理教學中，不僅要提倡學生積極進行發散性思維，而且要注意其再輻合，即對發散思維提出的多種假設、多種解法、多種變化在比較與評價的基礎上進行選擇，通過分析、研究，去粗取精，使思維活動的目的性更強，方向性更明確，從而使思維能力得以加強和提高，并達到螺旋上升的目的。

例如在上例“如何測定本地區重力加速度?”問題中，利用發散思維尋求多種測定方法，然后比較各種方法的優缺點，發覺用單擺測重力加速度比較簡單易行，于是就對這一問題的解答進行輻合思維。

這兩種思維方式是求同與求異的兩種不同方式。發散性思維旨在尋求一個問題的多種答案，屬于多向型的求異思維;而輻合性思維旨在尋求一個答案的多種步驟，屬于導向型的求同思維。我們認為，只有通過這兩種思維的交替運用，才能培養學生的創造能力。

總之，定勢思維與發散思維之間存在著辯證的關系，定勢思維與發散思維是思維過程的兩個不同階段，定勢思維是發散思維的基礎，二者相互依存，相互促進，相互滲透，是辯證統一的。具體教學中，每單元新授內容應注意培養學生形成定勢思維，同時隨著教學內容的深入，要注意滲透發散思維的方式，進展到復習或單元小結時實現“質變”，才能突破定勢思維向發散思維過渡，達到培養學生分析問題和解決問題的能力。