根據大學物理課程特點訓練發散思維

趙偉力 覃艷艷

摘 要 作為創造性思維的最主要特點，大學教學中培養學生的發散思維勢在必行。文章根據大學物理課程的特點，探討了在大學物理教學中訓練發散思維的可行性，并通過例子說明了如何在大學物理教學實踐中加強學生的發散思維訓練。

關鍵詞 大學物理 發散思維 教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.06.015

Abstract It is imperative to cultivate the divergent thinking in university teaching. In this paper， the feasibility of training divergent thinking in college physics teaching had been discussed by characters of college physics course. We introduced how to training divergent thinking in college physics teaching through the example.

Key words college physics； divergent thinking； teaching

在科技高速發展的今天，大學教學中培養學生的創造性思維勢在必行，而創造性思維最主要的特點就是發散思維，它是創造性思維的重要組成部分，也是測定創新能力的主要標志之一。大學物理是一門理論性、實踐性、應用性極強的課程，它不僅是學習專業課的基礎，而且其完備的知識結構體系具有很強的遷移和再生能力，非常適于培養和訓練發散思維。所以，積極發揮大學物理課程的特點和優勢，在教學中有意識地培養和發展學生的發散思維，從而提高學生的創造性思維能力，是每個物理教育工作者不可推卸的責任。

1 發散思維的優勢

發散思維，又稱為擴散思維、求異思維，是大腦在思維時呈現的一種擴散狀態的思維模式，是根據已有的某一點信息，運用已有的知識、經驗，通過推測、想象，不依常規，尋求變異，從多方面思考問題，以探求解決問題的多種可能性的思維方式。①

發散思維具有流暢性、變通性和獨特性三大特點。其中發散思維的流暢性是指在短時間內就任意給定的發散源，選出較多的觀念和方案，即對提出的問題反應敏捷，表達流暢。發散思維的變通性是指思維能夠觸類旁通，隨機應變，不受消極思維定勢的影響，能夠提出類別較多的新概念。發散思維的獨特性則是指超越固定的、習慣的認知方式，以前所未有的新角度、新觀點去認識事物，提出不為一般人所有的、超乎尋常的新觀念。②顯然，流暢性反映的是發散思維的速度和數量特征，不管方案的類別是否單一，追求的是思維方案的數量和產生這些方案的速度，變通過程則是克服人們頭腦中某種自己設置的僵化思維框架，按照新的方向來思索問題的過程，使思維沿著不同的方向擴散，表現出極其豐富的多樣性和多面性，既有發散的數量，同時又有不同的發散類別，而獨特性則更多地表征發散思維的本質，追求發散結果的新奇和獨特，體現了發散思維的靈魂。發散思維的這三個特點分別代表著發散思維的低、中、高三個層次，三者既彼此獨立又相互關聯。

發散思維是由中心向外圍的擴散思維過程，這種思維方式不僅有利于克服思維定式的保守性和單向片面性，有利于思維的開放性和廣闊性，更有利于在多種解決問題的方法中獲得最佳路徑。發散思維最大的優勢就在于可以多方面、多思路地思考問題，盡量拓寬了人的思維極限，對解放思想、開闊思路、發現新生事物等都起到了非常重要的作用。

2 大學物理課程訓練發散思維的可行性

大學物理課程集思想、方法、實驗于一體，其理論體系結構復雜、層次繁多。其中有很多內容在中學已經學習過，但由于受其他知識的局限，不能對問題進行深入探討。而在大學物理的學習過程中，由于學生對這些內容已經有了初步的了解和認知，所以在使用微積分、矢量運算、計算機語言編程等更高級的工具使自己的認知水平大大提高的同時，更容易對知識體系進行遷移和再生，并且在遷移和再生過程中更易于訓練和發展發散思維。同時，大學物理課程具有與自然、人類生活和生產實踐結合緊密的特點，既可以用物理學知識解釋相關自然現象，又可以通過物理學理論來指導人們的生活和實踐，這無形中給各種不同思維方式的培養和訓練開辟了廣闊的應用空間。在大學物理教學中不斷運用發散思維，不但可以幫助學生更好地掌握知識內容，而且還可以提高突破思維障礙能力和實踐運用能力，使學生的想象力和創造力得以提高。

3 大學物理教學中發散思維訓練的實施

在大學物理教學過程中訓練發散思維究竟“發散”什么？怎么“發散”？簡單一句話，就是“一物多用”“一法多用”“一題多解”“一題多變”。具體做法就是每做一件事情后都再問一句“還能干什么”或者“還能怎么做”。

3.1 針對概念和規律

大學物理中涉及到了很多具有某些相似特點或屬性的概念和規律，比如：速度、加速度與角速度、角加速度，牛頓第二定律與剛體定軸轉動的轉動定律，電場的高斯定理、環路定理與磁場的高斯定理、安培環路定理，電場能量與磁場能量，等傾干涉與等厚干涉，單縫衍射與圓孔衍射等等，對于這樣的教學內容，我們不是直接灌輸式的講授，而是引導學生根據前面掌握的知識和經驗展開聯想，通過推測、想象、分析和探索得出后面要學習的知識。教學中不僅重視基礎知識和基本技能的傳授，同時不忘知識體系中所蘊涵的物理思想方法。在這種既有類比又有聯想和推測的學習過程中，讓學生的思維流暢和活躍起來，觸類旁通，學會“一物多用”“一法多用”。

3.2 針對習題

習題解算是大學物理教學中必不可少的重要組成部分，從題設條件、推理過程、解題方法，到最終的結果、結論或討論，甚至包括題后的反思和回顧過程，處處都可以進行發散思維的訓練。例如：機械波一章中由波形圖來建立平面簡諧波的波動方程問題，通常的做法是給出 = 0時刻的波形圖，并由此得到原點的振動方程 = （ + ），再根據所得到的原點的振動方程寫出平面簡諧波波動方程的標準形式 = （ ？ + ），其中，若平面簡諧波沿軸正方向傳播式中取負號；若平面簡諧波沿軸負方向傳播則式中取正號。③針對題給條件 = 0，我們會讓學生思考“除了 = 0時刻，還能換成什么條件”，學生自然想到 = 的情況。我們接著會問“換成 = （<）時刻的波形圖，又該如何確定波動方程”。針對問題的推理解算過程，通常學生習慣于按照教材中例題展示的波形平移法或旋轉矢量法來獲得原點的振動方程，這時我們會問 “除了上述方法還能怎么做”，并啟發學生積極思考，最后得到相位傳遞和原點相位逆推方法來解決上述問題。在對題目進行討論時，我們把前面幾種分析方法都一一擺出來，然后會再問學生“還有沒有其它方法”，綜合歸納最終又得出公式法。通過對習題進行“一題多變”“一題多解”，在不斷的提問和思考當中使其思維靈活起來，不拘泥于狹隘的解題思路，從多個方面、多個角度去認識事物。

3.3 針對理論應用

在理論的實際應用中，我們通過不斷增加信息間的相互作用來增強學生的感知力和洞察力，在收斂思維的參與下著重訓練學生的發散思維能力。例如：牛頓定律部分的主要內容牛頓三個定律以及與之相關的概念在中學物理中都學習過，學生已經初步掌握了這部分的知識點。于是我們事先將查找實際生活中相關的應用研究布置為作業，很多學生都找到了研究鉛球、鐵餅等拋體運動規律的文獻資料，隨后提問“除了文獻報道的這些應用外還能干什么”。有人聯想到了雨滴、冰雹下落問題，有人聯想到了裝備投放問題，有人聯想到了船舶靠泊過程中的撇纜問題等等……通過教師和學生共同參與的分析比較過程，最終我們選擇了和學生專業相關的船舶靠泊過程撇纜問題作為下一步的研究對象，待學生查閱完撇纜問題相關文獻后再次提出問題“除了文獻報道的這些研究內容還能深入研究些什么情況”，有的學生提出相關文獻都僅考慮了重力，沒有考慮空氣阻力，于是針對運動物體所受的空氣阻力再一次查閱文獻，得知空氣阻力是拋投物體運動的重要影響因素，其具體形式與空氣密度及物體的速度、形狀等有關，在撇纜頭常規運動速度的情況下，假設空氣密度均勻，則空氣阻力近似與撇纜頭飛行速度一次方成正比。之后回歸教材，根據牛頓定律推導出撇纜頭的運動方程，此時注意要嚴格、系統、全面地把握好知識點。接下來找一些有興趣和能力的同學進行合作，對問題進行深入研究，利用MATLAB對運動過程進行仿真模擬，最終獲得比較完美的答案。在應用物理知識解決實際問題的過程中，不僅培養和發展了學生的發散思維能力，還使學生體會到了學習的樂趣和價值。而且在實際操作中，往往有學生能另辟蹊徑，以嶄新的視角認識事物，體現出發散思維的獨特性。

4 結束語

以上是我們在大學物理教學中訓練發散思維的一些做法和體會。培養思維能力貴在持之以恒，每個高校教師都應在引領學生全面理解和掌握知識的同時，注重培養其思維的敏捷性、靈活性和創造性，以利于提升學生的科學素養。

注釋

① 王如平.創造性思維的開發與培養[M].北京：光明日報出版社，2012.

② 遼寧省普通高等學校創新創業教育指導委員會編著.創造性思維與創新方法[M].北京：高等教育出版社，2013.

③ 周茂堂.大學物理（第一冊）[M].大連：大連理工大學出版社，2001.