高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生直覺思維和邏輯思維的嘗試

張梅

摘要：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力是物理新課標(biāo)的重要理念之一，也是當(dāng)今教育改革的重中之重。直覺思維、邏輯思維是科學(xué)創(chuàng)新能力的重要組成部分，也是學(xué)生思維能力的重要部分，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理時所必須的兩種能力技巧。因此，在物理課堂教學(xué)中，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的直覺思維和邏輯思維能力，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、勇攀科學(xué)高峰的有效途徑。

關(guān)鍵詞：直覺思維；邏輯思維；能力

中圖分類號：G633.7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-6148(2012)5(S)-0016-3

1問題的提出

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》指出“高中階段教育是學(xué)生個性形成、自主發(fā)展的關(guān)鍵時期，對提高國民素質(zhì)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有特殊意義”。創(chuàng)新人才是社會發(fā)展的需要，是國家富強(qiáng)和民族興旺的需要。而創(chuàng)新人才的培養(yǎng)又來自于學(xué)校的素質(zhì)教育，素質(zhì)教育質(zhì)量的提高關(guān)鍵又在于各學(xué)科對學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)程度。高中物理教學(xué)要適應(yīng)時代發(fā)展的要求，采取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式、教學(xué)方法和手段，多角度、多方面、多層次地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。直覺思維和邏輯思維是創(chuàng)造性思維的重要組成部分，筆者從物理概念、規(guī)律和實驗教學(xué)等方面，在物理教學(xué)實踐中對學(xué)生嘗試進(jìn)行了這兩種思維的培養(yǎng)。

2兩種思維的概述

2.1兩種思維的定義

直覺思維是指不受某種固定的邏輯規(guī)則約束而直接領(lǐng)悟事物本質(zhì)的一種思維形式。廣義上的直覺是指包括直接的認(rèn)知、情感和意志活動在內(nèi)的一種心理現(xiàn)象，即它不僅是一個認(rèn)知過程、認(rèn)知方式，還是一種情感和意志的活動。而狹義上的直覺是指人類的一種基本的思維方式，當(dāng)把直覺作為一種認(rèn)知過程和思維方式時，便稱之為直覺思維。狹義上的直覺或直覺思維，就是人腦對于突然出現(xiàn)在面前的事物、新現(xiàn)象、新問題及其關(guān)系的一種迅速識別、敏銳而深入洞察，直接的本質(zhì)理解和綜合的整體判斷。

邏輯思維是人腦的一種理性活動，是人腦對客觀事物間接概括的反映，是人們在認(rèn)識過程中借助于概念、判斷、推理反映現(xiàn)實的過程，并憑借科學(xué)的抽象揭示事物的本質(zhì)。思維主體把感性認(rèn)識階段獲得的對于事物認(rèn)識的信息材料抽象成概念，運用概念進(jìn)行判斷，并按一定邏輯關(guān)系進(jìn)行推理，從而產(chǎn)生新的認(rèn)識。

2.2兩種思維的關(guān)系

直覺思維和邏輯思維存在區(qū)別：(1)思維形式的區(qū)別：直覺思維最基本的表現(xiàn)形式是直覺的判斷、直覺的想象和直覺的啟發(fā)。它們常常結(jié)合于一個統(tǒng)一的思維過程之中，最終也要以判斷的形式出現(xiàn)；邏輯思維的表現(xiàn)形式，是從物理概念、規(guī)律出發(fā)，通過分析、比較、判斷、推理等形式而得出合乎邏輯的結(jié)論。(2)思維方法的區(qū)別：直覺思維的方法，以高度省略、簡化、濃縮的方式洞察事物的物理實質(zhì)，并迅速作出的一種猜測、想象或突然的頓悟；邏輯思維的方法，主要是邏輯中的比較和分類、分析和綜合、抽象和概括、歸納和演繹。(3)思維基礎(chǔ)的區(qū)別：直覺思維是從猜測、想象出發(fā)，沒有固定的思維方式，雖然也需要知識和經(jīng)驗作為基礎(chǔ)，但不完全依賴知識和經(jīng)驗：邏輯思維是建立在現(xiàn)成的知識和經(jīng)驗基礎(chǔ)上的，離開已有的知識和經(jīng)驗，邏輯思維便無法進(jìn)行。(4)思維特點的區(qū)別：直覺思維具有直接性、突發(fā)性、或然性、非邏輯性等特點；邏輯思維具有自覺性、過程性、問接性和必然性的特點。

直覺思維與邏輯思維相比雖然有著明顯的區(qū)別和不同，但直覺思維與邏輯思維的發(fā)生和形成并不矛盾：其一，相互滲透。直覺思維以知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)，而許多知識經(jīng)驗又是人們邏輯思維活動的結(jié)果。直覺是人腦在知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對客觀現(xiàn)象直接的整體性反應(yīng)，人們以往的知識經(jīng)驗，直接影響其直覺思維水平的高低。其二，相互補(bǔ)充。在一個問題的解決過程中，當(dāng)邏輯思維方式難以奏效時，直覺思維的作用便會凸現(xiàn)。而在直覺思維的探索取得初步成果之后，則需要借助邏輯思維去驗證。所以說，直覺思維和邏輯思維是科學(xué)進(jìn)步的“兩翼”。

3高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生直覺思維和邏輯思維的嘗試

3.1利用概念教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的兩種思維

概念不僅是學(xué)科結(jié)構(gòu)的最基本的要素，是“框架”的“交結(jié)點”，而且是思維的“細(xì)胞”。什么是物理概念呢?物理概念是對物理現(xiàn)象的概括，是從個別的物理現(xiàn)象、具體的過程和狀態(tài)中抽象出的具有相同本質(zhì)的物理實體。物理概念是物理知識的基礎(chǔ)，是物理現(xiàn)象的本質(zhì)抽象，它是在感知大量材料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過分析、綜合、抽象、概括等思維活動，把感性認(rèn)識升華到理性認(rèn)識，這是認(rèn)識的飛躍，是使學(xué)生形成概念的關(guān)鍵一步。因此，在物理教學(xué)中，概念的引入、概念的形成是培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的直覺思維和邏輯思維的有效途徑。

在物理概念教學(xué)過程中，從生活中常見的現(xiàn)象出發(fā)，點燃學(xué)生思維的興奮點，讓學(xué)生積極參與到物理概念的形成過程中來，在理解概念的基礎(chǔ)上，再利用概念去解決實際問題。例如，加速度的概念，它既是教學(xué)的重點也是難點。在引入加速度這個概念時，列舉生活中的現(xiàn)象，公路上的紅綠燈，當(dāng)紅燈轉(zhuǎn)變成綠燈時，我們看到各種車輛啟動的過程，小轎車很快地“沖”出斑馬線，而貨車則“慢吞吞”地離開斑馬線。提問：這個司空見慣的現(xiàn)象，說明小轎車運動得快，貨車運動得慢嗎?學(xué)生利用直覺的判斷：這不是說明它們運動得快還是運動得慢，運動得快、慢是表示速度。提問：這個過程反映了什么樣的物理現(xiàn)象呢?學(xué)生通過比較分析，得知此過程中反映的是速度的變化，小轎車速度變化快，貨車速度變化慢。讓學(xué)生回憶上一節(jié)速度的物理意義，速度是表示運動快慢的物理量，是位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值。學(xué)生體會到物理學(xué)中凡是描述快慢的物理量都與時間有關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生通過自己的邏輯推理，通過自己的“勞動”獲得加速度的概念。加速度是表示速度變化快慢的物理量，是速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值。根據(jù)對速度定義的理解，讓學(xué)生體會加速度與速度的變化量、時間之間的關(guān)系。在這個過程中，不僅培養(yǎng)和訓(xùn)練了學(xué)生的直覺思維和邏輯思維，也培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。同時也為后面學(xué)習(xí)用比值定義的物理量的打下基礎(chǔ)。

直覺的啟發(fā)與聯(lián)想、類比有著密切的聯(lián)系。它實際上是對兩種事物相似點的尋求。在教學(xué)過程中，讓學(xué)生直覺地聯(lián)想生活，通過在生活中尋找原形的辦法就可以使學(xué)生很容易的接受新知識，對培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維與邏輯思維能力有很大幫助。所以，教師在抽象的概念教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生找到抽象概念的“原形”，突破教學(xué)難點。例如，電場中的“電勢能”與“電勢”是高中物理概念教學(xué)的兩個難點，在探究好電場力做功的特點之后。啟發(fā)學(xué)生思考：以前所學(xué)內(nèi)容中，什么力做功的特點與電場力相似?學(xué)生就會突然想到重力，這樣就自然而然將電場與重力場聯(lián)系到一起進(jìn)行類比，分析它們相應(yīng)的物理量：電勢能與重力勢能、電勢與高度等，學(xué)生的內(nèi)在潛能被激發(fā)出來，學(xué)習(xí)的興趣被調(diào)動起來，嘗到了思維的真正樂趣，這樣兩個教學(xué)難點就輕而易舉地被突破了。同樣，電容器的電容是一個比較抽象的概念，若把電容器跟盛水的直筒容器比較，水量相當(dāng)于電荷量，水深相當(dāng)于電勢差。水量與水深的比值就是容器的橫截面積，這個比值會隨水量、水深的變化而變化嗎?這個答案是顯而易見的。電容器的電荷量與電勢差的比值就表示電容器的電容，那么，電容器的電容與電荷量、電勢差有關(guān)嗎?不同的直筒容器使它們的水面升高1厘米所需的水量相同嗎?不同的電容器電勢差增加1伏所需的電荷量呢?在此基礎(chǔ)上，學(xué)生通過邏輯思維得出電容的物理意義。

3.2利用規(guī)律教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的兩種思維

解物理習(xí)題是學(xué)生體會和實踐物理知識的過程，是學(xué)生感悟所學(xué)物理概念、物理規(guī)律的應(yīng)用過程，學(xué)生掌握了解決問題的科學(xué)方法，比簡單地接受知識更為重要。在中學(xué)階段，學(xué)習(xí)物理知識固然很重要，但更重要的是通過學(xué)習(xí)掌握物理規(guī)律，獲得科學(xué)的思維方法，發(fā)展自己的能力，并受益終身，使他們將來在從事科研工作中縮短摸索方法的時間。

常聽學(xué)生反映，物理課一聽就懂，一做就錯。究其主要原因有兩個：一是對知識本身理解不夠，二是思維方法的問題。學(xué)生常常將所學(xué)內(nèi)容機(jī)械地往題目中套，并沒有真正理解所學(xué)的概念和規(guī)律，也沒有理解概念和規(guī)律與題目中設(shè)計的物理情景之間的聯(lián)系，這樣，必然會一做就錯。解物理題，首先是認(rèn)真“讀題、審題”，此階段是培養(yǎng)學(xué)生敏銳地洞察能力，利用直覺的判斷與想象能力，確定問題解決的方向和途徑；接著，抓住題中給出的已知條件和設(shè)置的物理情景與所學(xué)概念、規(guī)律之間的聯(lián)系，判斷依據(jù)情景建立相應(yīng)的物理模型，再將與該物理模型有關(guān)的知識、規(guī)律有條理的組織起來，形成完整地解題過程，從而培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理、綜合分析解決問題的能力。因此，利用物理規(guī)律解決物理問題的過程。是將直覺思維與邏輯思維有機(jī)結(jié)合、相互協(xié)同的結(jié)果。

例如，萬有引力定律教學(xué)中的“雙星問題”，由于兩個天體繞連線某點做勻速圓周運動，很多同學(xué)都能夠快速直覺地猜測出兩個天體始終在同一直線上，從而得出角速度相等的正確結(jié)論。但并不是所有直覺思維的結(jié)果均正確，必須通過邏輯思維，借助于物理規(guī)律進(jìn)行驗證。再如，同一圓軌道上后面的飛船要與前面的空間站進(jìn)行交會對接，大多數(shù)同學(xué)根據(jù)直線運動中的追及情景，猜測飛船直接加速即可，這個直覺的判斷是錯誤的。根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射和運行的規(guī)律，再通過邏輯的分析、推理，飛船要與空間站對接，最好的辦法是先降到低軌道，然后加速升至高軌道與空間站對接。

3.3利用實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的兩種思維

實驗是物理教學(xué)必不可少的一部分，實驗可以使學(xué)生對知識、規(guī)律有更深刻的認(rèn)識。在實驗過程中，要注意引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，學(xué)生通過觀察獲得大量具體的、形象直觀的感性材料，對這些材料經(jīng)過思維、抽象和概括，再由現(xiàn)象揭示事物的本質(zhì)。這樣，在實驗的過程中培養(yǎng)了學(xué)生的直覺思維和邏輯思維能力，并將兩者有機(jī)地結(jié)合起來。

例如，在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”教學(xué)中，讓學(xué)生先回憶初中已經(jīng)學(xué)過的知識，“當(dāng)閉合電路的一部分做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流?！痹僮鲆淮芜@個演示實驗，實驗時，請同學(xué)們注意觀察：當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中左右運動、上下運動時的現(xiàn)象(磁場方向由上而下)?，F(xiàn)象是：左右運動時電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了感應(yīng)電流；上下運動時電流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象?引發(fā)學(xué)生去思考這個現(xiàn)象的本質(zhì)。同時，可以提議他們畫出實驗的示意圖，最關(guān)健的是畫出磁感線，這樣有了視覺的直觀性，再分析對比兩次運動情景，學(xué)生頭腦中對現(xiàn)象的本質(zhì)就有了靈感，他們的思維就處于憤悱狀態(tài)，頓悟出：切割運動能產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)是磁場發(fā)生了變化。啟發(fā)和鼓勵學(xué)生大膽猜想：怎樣利用磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流?學(xué)生憑自己的直覺，提出各種猜想：與磁場強(qiáng)弱有關(guān)、與磁場的方向有關(guān)、與電路是否閉合有關(guān)、與閉合電路在磁場中面積大小有關(guān)等等。在判斷猜想正確與否的途徑上，學(xué)生提出通過實驗來檢驗。學(xué)生根據(jù)提供的實驗儀器，設(shè)計相應(yīng)的實驗方案，做完實驗后，學(xué)生通過分析推理得出電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件。在這個教學(xué)活動中，是學(xué)生一瞬間的思維火花，調(diào)動自己的全部知識經(jīng)驗，通過豐富的想象作出地敏銳而迅速的猜想或判斷，并通過實驗過程，由現(xiàn)象揭示事物的本質(zhì)，學(xué)生通過直覺思維與邏輯思維相結(jié)合，獲得產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

4結(jié)束語

在高中物理課堂教學(xué)中，教師可以從概念、規(guī)律、實驗等多方面、多層次地將培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維和邏輯思維有機(jī)地結(jié)合起來，這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維會起到相得益彰的效果，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才奠定基礎(chǔ)，從而培養(yǎng)出國家迫切需要的高層次人才。

(欄目編輯趙保鋼)