淺議思維品質(zhì)及其教學意義

王溢然

(江蘇省蘇州中學，江蘇 蘇州 215000)

淺議思維品質(zhì)及其教學意義

王溢然

(江蘇省蘇州中學，江蘇 蘇州 215000)

思維品質(zhì)表現(xiàn)為許多方面,結(jié)合當前中學物理教學的特點來說,可以認為主要表現(xiàn)為3方面,即思維的批判性,思維的靈活性和思維的深刻性．

1 思維的批判性

對傳統(tǒng)的科學理論不盲從,對權(quán)威的科學著作(思想、言論)不迷信,不人云亦云,勇于對被捧為金科玉律的科學規(guī)律有所懷疑,從中發(fā)現(xiàn)異端,揭示矛盾,進而提出新的見解,這就是思維的批判性．

近代科學奠基者之一的笛卡兒,他的科學方法的出發(fā)點就是懷疑精神．他曾這樣說過:“要追求真理,我們必須把一生中所有事物都來懷疑一次．”我國著名的地質(zhì)學家李四光生前也有一句名言:“不懷疑,不能見真理．”可以這么說,懷疑就是思維批判性的起點,也是發(fā)現(xiàn)科學真理的起點．

1.1 前輩科學家的啟示

如果我們沿著前輩物理學家的足跡,回顧一下物理學的發(fā)展之路,到處可以發(fā)現(xiàn)由思維的批判性所引燃的火種,并在火光中誕生新的理論．

(3)中介變量測度。本文精選涵蓋文化與旅游支出的文教娛樂消費數(shù)據(jù)來度量文化與旅游消費需求(Demand)，具體計算各省城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民的家庭人均文教娛樂消費支出的人口加權(quán)平均值，再根據(jù)文教娛樂CPI指數(shù)做相應的平減，并取對數(shù)[26]。為了全面反映省域文化與旅游業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力，本文選用代表技術(shù)創(chuàng)新商業(yè)化應用程度的各省專利申請量對數(shù)指標作為技術(shù)創(chuàng)新(Tech)的代理變量[27]。為測度文化與旅游產(chǎn)業(yè)協(xié)同集聚，本文沿用陳建軍等[19]154、張虎等[28]構(gòu)建的產(chǎn)業(yè)協(xié)同集聚指標，該指標優(yōu)點在于所需區(qū)位熵數(shù)據(jù)的可得性，而且能反映兩大產(chǎn)業(yè)的協(xié)同質(zhì)量與集聚高度。

例如,奠定近代實驗科學基礎的伽利略,就是從懷疑亞里士多德的觀點開始的．當時,人們都把亞里士多德的字句當成永世不能懷疑的至高無上的絕對真理．伽利略卻認為不應該這樣，他在比薩大學讀書時就指出,亞里士多德生活在2000年之前,后來的世界已經(jīng)發(fā)生了很大的變化;亞里士多德一生中沒有離開過地中海流域,現(xiàn)在的人們已經(jīng)能夠環(huán)球航行;亞里士多德只了解世界上的一個角落,因此他不可能永遠正確,不犯錯誤．尤其難能可貴的是伽利略能夠批判地吸收亞里士多德的觀點．他說:“……老實說,我贊成看亞里士多德的著作,并精心進行研究．我只是責備那些使自己完全淪為亞里士多德奴隸的人．”正是由于伽利略具有這種科學的批判精神,才促使他認真地研究了落體運動,完成了斜面實驗,糾正了人們長期以來對力和運動關系的錯誤觀點,熱情地捍衛(wèi)和宣傳哥白尼的學說,開創(chuàng)了實驗研究的先風,最終成為物理學的一代宗師．

水工隧洞混凝土質(zhì)量通病主要表現(xiàn)為以下幾項：蜂窩麻面、水泡、氣泡、錯臺、裂縫、顏色不均、結(jié)合部位爛根、冷縫等質(zhì)量通病。

如果缺乏懷疑精神,喪失了思維的批判性,往往會失去許多寶貴的機遇．相反,如果勇于懷疑,抓住了批判的線索,就可能取得新的成果．例如,關于霍耳效應的發(fā)現(xiàn)就是一個很耐人尋味的事例．

(1) 思路開闊,妙思涌泉.

FΔt=Δmv或FΔt=mΔv.(m一定時)

當時,霍耳年僅24歲,是約翰．普霍金斯大學羅蘭(H.Rowland)教授的研究生．于是,他在羅蘭教授的指導下,開始了實驗的探索．

貝爾納和魯梅斯不停地“華麗轉(zhuǎn)身”,不僅顯示了從事不同領域工作的樂趣,也讓我們充分領略到了人的智慧和潛能．雖然,許多情況下人們難以這樣的“轉(zhuǎn)身”,不過從這里也啟示我們,太狹隘地“文理分家”,或者太片面地強調(diào)“專業(yè)對口”也是不適宜的．北京大學趙凱華教授曾說起大約發(fā)生在上世紀80 年代的一件事:一位到美國去攻讀經(jīng)濟學的研究生,在入學一開始的課程里,教師就介紹大爆炸宇宙學、黑洞等內(nèi)容．可以想象,對于當時學經(jīng)濟的、早已排斥了物理學的中國學生來說,都是聞所未聞并且有著巨大困難的．

根據(jù)這樣的思路,霍耳做了許多次實驗．起先,這些實驗中均未發(fā)現(xiàn)有電阻增大的現(xiàn)象．但是,他不改初衷繼續(xù)進行試驗．后來,他改用薄金箔,期待以久的現(xiàn)象終于出現(xiàn)了．

圖1

如圖1所示,當垂直磁感線方向放在磁場中的金箔通以從左向右的電流時,在垂直于電流方向的左右兩側(cè)會產(chǎn)生電勢差．

對照組僅選擇鹽酸二甲雙胍治療,取貴州天安藥業(yè)生產(chǎn)的鹽酸二甲雙胍腸溶片(國藥準字H52020960),每日給藥3次,每次0.25g。觀察組在此基礎上聯(lián)合應用吡格列酮治療,取四川迪康科技藥業(yè)生產(chǎn)的鹽酸吡格列酮片(國藥準字H20052156),每日給藥1次,每次2片。兩組均連續(xù)用藥30天,觀察血糖及糖化血紅蛋白水平變化。

這一實驗現(xiàn)象,后來被人們稱為霍耳效應．英國著名物理學家開爾文(L.K-Lvin)曾給予霍耳高度的評價,認為霍耳的發(fā)現(xiàn),簡直可以和法拉第的發(fā)現(xiàn)相比擬．

霍耳的成功就在于他不是盲目地迷信權(quán)威,敢于從權(quán)威的著作中找尋疑點,并且能進行深入地探究，這無疑也是他所具有的思維批判性的一次勝利．

1.2 思維批判性的教學意義

思維的批判性在中學物理學習中同樣有著極為重要的意義．可以這么說,在學習任何新知識面前,都需要也都應該進行一番思考:這是什么?怎么樣?為什么會這樣?……學習過程中的每一個設問、每一個疑團,都可以稱為是一次批判性的思考,也都是一個個非?？少F的閃光點，而不斷地消除(或解開)疑團,才能心悅誠服地、愉快地接受新知識,并牢固地烙在自己的腦海中．因此,主動的設問與解疑可以認為是批判性學習的一個象征．這方面,在中學物理學習中是不乏鮮例的．

例如,學習牛頓第三定律時,對兩個具體物體間的作用與反作用比較容易理解和接受．關于液體對其中物體浮力的反作用,由于不易覺察它的存在,一些學生常常不那么信服,以致在分析具體問題時往往會遺漏浮力的反作用．

浮力究竟有沒有反作用力?它的大小是否遵循牛頓第三定律?如果在教學中能夠使學生有了這樣的設問,表示已經(jīng)將他們的思維引入了批判的境界,進一步就要考慮如何解開這個疑團?最好方法是自己動手做一次實驗．

圖2

如圖2所示,在托盤秤上放半杯水,稱出其視重為W1．另用彈簧秤吊起一鐵塊,其視重為W2．然后,把彈簧秤吊起的鐵塊浸入水中,可以看到:彈簧秤的示數(shù)減小為W2,而托盤秤的示數(shù)增大為W1′,并且在誤差的范圍內(nèi)滿足

W2-W2′=W1′-W1.

魯梅斯在紐約圖克塞多公園建有華麗的私人實驗室,不惜重金購置許多一流的儀器設備,并常常邀請許多著名的物理學家去聚會．他在自己的實驗室里從事著超聲波、雷達、對時間的精確測定等方面的研究;也從事著有關生物學、腦電波等方面的研究．美國物理學家勞倫斯當年籌建184英寸(1英寸=25.4mm)的回旋加速器時,曾得到魯梅斯很大的支持．

這就是說,對彈簧秤所減少的拉力恰好等于對托盤秤所增加的壓力,這正是浮力的作用與反作用的結(jié)果．

這樣,原來存在的疑問在實驗事實面前消失了,學生的心中會非常舒坦,知識也更為鞏固了．

又如,不少學生都看過(或知道)這樣的表演:一位氣功師仰臥在釘有許多大鐵釘?shù)哪景迳?身上再壓著一塊大石頭,旁邊的助手掄起大錘猛擊石塊,氣功師面不改色;有時,石塊都被打碎了,氣功師仍是安然無恙．這時,現(xiàn)場都會爆發(fā)出熱烈的歡呼聲,拍手叫好、暗暗稱奇．當然,也會有觀眾竊竊私語,甚至認為其中有詐．

對這個現(xiàn)象產(chǎn)生疑問,這就是思維批判性的反映．但是,僅有疑問還不夠,如何剖析這個疑問呢?其實,類似這樣的氣功表演完全是真實的．這里,有著氣功師長期鍛煉的真本領和助手的配合,同時也借助著物理原理的保證．

根據(jù)動量定理，有

與此同時,在大洋彼岸的美國青年霍耳(E.H.Hall)也萌發(fā)了這樣的想法．不過,他卻是“初生牛犢不畏虎”,面對權(quán)威著作的結(jié)論表示懷疑,并勇敢地決定讓實驗做裁判．

當力的作用時間Δt極短時,即使作用力F很大,力的沖量(FΔt)仍然很小,由此引起物體的動量變化(或速度變化)也很小,物體在沖量作用的時間Δt內(nèi)發(fā)生的位移極?。绻矬w(石塊)的質(zhì)量m足夠大,則在這個過程中物體的速度變化Δv幾乎等于0,物體不會發(fā)生可覺察的位移,因而對支持物也就不會產(chǎn)生附加的壓力．這就是說,在氣功師有足夠的功力頂起石塊時,石塊越重(m越大),錘擊時所產(chǎn)生的附加壓力就越小,仿佛沒有敲擊一樣．所以,這個表演也必須訓練有素的助手配合．

圖3

為了進一步消除疑團、加深認識,可以做一個模擬性的實驗:取一架托盤天平,在盤子里放上比較重的物體,并記下指針的示數(shù)．另取一根有彈性的細竹條(像敲擊揚琴用的琴簽),在天平盤的物體上快速敲擊一下(需要先練習幾次),可以發(fā)現(xiàn),指針繼續(xù)保持在原來的位置上,幾乎沒有變化，說明快速敲擊時,并沒有對天平產(chǎn)生明顯的附加壓力(圖3)．

如果要求更精彩,還可以做一次模擬表演:伸開手掌平放在桌面上,在手掌上疊放一堆薄的瓦片(為避免不平整而壓痛手掌,可在手掌上下墊以厚實的毛巾),然后用另一只手掄起錘子,快速擊打瓦片(錘與瓦片的接觸時間要盡可能短)，可以發(fā)現(xiàn)瓦片被擊碎了,手掌的感覺卻與瓦片上沒有錘擊時幾乎一樣．同樣道理,在手掌可支持的情況下,疊放的瓦片越多,快速錘擊時對手掌引起的附加壓力也越?。喾?如果你只在手掌上放一小塊瓦片,掄起錘子猛擊瓦片時,可能會把手掌都砸爛了，氣功師也不敢在胸口放一小塊石子，讓助手用鐵錘猛擊的試驗,千萬別去充“好漢”冒險.

總結(jié)這兩個事例，批判性學習過程可以表示為(如圖4.)

圖4

在中學物理教學中有許多類似的問題,通過這樣的過程，學生的學習能力和對有關問題的認識深度無疑都會得到顯著的提高．

2 思維的靈活性

2.1 思維靈活性的表現(xiàn)

19世紀70 年代,英國物理學家麥克斯韋完成了物理學史上的第二次大綜合,無疑地被尊為電磁學研究方面的權(quán)威．英國有一位物理學家想做一個實驗,研究電磁鐵對電流的作用．不過,當他看到麥克斯韋在《電磁學》一書中所說的話:“在導線中流動的電流本身完全不受附近磁場或其他電流的影響”,立即被權(quán)威的結(jié)論嚇回去了,輕易地放棄了他所萌發(fā)的這個十分有價值的想法．

思路開闊，妙思涌泉是思維靈活性最基本的表現(xiàn),它集中地反映在善于處理具體問題的能力上．可以這么說,凡是大有作為的人,除了在專業(yè)知識上有很深的造詣外,其共性都是思維靈活,反應敏捷．不能設想,一個思想呆滯的人會在某個領域作出創(chuàng)造性的建樹．這方面,在科學技術(shù)的發(fā)展過程中,有著許多生動的事例．

(2) 及時拋棄錯誤、迅速撥正航向.

處理問題時能夠及時拋棄某些錯誤的假設(或觀點),迅速撥正航向．這也是思維靈活性的十分可貴的要素．

許多科學家由于所處時代的局限性、背景各異或長期從事某項研究和受某種理論的影響,也會形成思維定勢,有時甚至會很遺憾地成為原來非?；钴S的思路上的絆腳石,妨礙他們做出重大的發(fā)現(xiàn)、取得巨大的成功．在物理學史上,由于思維靈活性出現(xiàn)了“暫時打頓”,最讓人扼腕的事例可能就是小居里夫婦痛失三次諾貝爾獎的機遇了．

小居里夫婦,就是世界上第一個榮獲兩次諾貝爾獎的居里夫人的女婿和女兒．他們都是物理學家,非常聰明、努力,繼承著居里夫人的工作,專注于放射性的研究,并因發(fā)現(xiàn)人工放射性的重大成果,榮獲1935年度諾貝爾化學獎．不過,他們也曾因囿于陳見,而與三次偉大發(fā)現(xiàn)(即有關中子的發(fā)現(xiàn),正電子的發(fā)現(xiàn)和鈾核裂變的發(fā)現(xiàn))失之交臂．

通過表2、表3分析可得，異味超標發(fā)生主要與時段（光照）、濕度、風速有關。①時段：白天基本不超標，特殊氣象下白天可能超標；超標主要發(fā)生在晚間，即早、晚6點和凌晨1—2點光照強弱特定的時候。②風速：異味擴散距離與風速負相關，影響距離隨風速、時間擴散。③濕度和降雨量：當濕度＞80%時，容易發(fā)生異味超標；異味發(fā)生頻次概率為小雨＞中雨＞暴雨。

著名哲學家凱特林說過一段很中肯的話:“擺脫陳舊規(guī)則和解決這一問題本身一樣費勁．”從小居里夫婦引出的教訓,可以讓我們堅信這是千真萬確的．

(3) 靈活地轉(zhuǎn)移研究對象.

云陽縣有中職學校3所，其中國家示范中職學校1所（云陽職教中心）、市級合格中職學校1所（云陽師范學校）、民辦中職學校1所（五一技校云陽分校）。3所學校發(fā)展各有側(cè)重，各有特色，形成了錯位發(fā)展、優(yōu)勢互補的良好發(fā)展格局。全縣共有中職學生7970人，占高中階段學生總數(shù)的24.6%；中職專任教師438人（其中雙師型教師270人），生師比為18.2∶1。

思維靈活性還有一種突出的表現(xiàn),就是轉(zhuǎn)移研究對象的能力，能夠迅速地、自然地從一類對象轉(zhuǎn)變到另一類對象,甚至內(nèi)容相距很遠的另一類對象．在近代科學史上,貝爾納和魯梅斯稱得上是兩位很具典型性的代表人物．

① 科學家——社會活動家.

貝爾納(J.D.Bernal,1901—1971)稱得上是一位“百科全書”式的英國天才科學家,也是一位思維靈活性的代表人物．

1918年,貝爾納進入劍橋大學,先后學習數(shù)學、化學、地質(zhì)學、礦物學和物理學．他說:“在那里一切人類財富都展現(xiàn)在我的面前．在這思想的天地中,我無所偏愛,我所看到的一切都使我如癡如醉．”大學畢業(yè)后,應著名物理學家布拉格(W.H.Bragg)邀請進入“戴維——法拉第研究實驗室”從事晶體學研究,不到5年已成為有影響的實驗晶體學家．1927年受聘在劍橋大學任教,繼續(xù)著晶體學的研究．1932年已成為將X射線晶體學用于研究生物分子的先驅(qū)之一,次年,又首先獲得單晶蛋白質(zhì)的X射線照片,并最先研究出煙草花葉病毒的結(jié)構(gòu)等,短短幾年就在科學界嶄露頭角．

采用SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理，計量資料以（均數(shù)±標準差）表示，兩個樣本均數(shù)比較采用t檢驗，多于兩組樣本均數(shù)的比較，采用方差分析（ANOVA）；計數(shù)資料以（n，%）表示，采用χ2檢驗，以P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義。

貝爾納從1938年起直到退休,一直在倫敦大學伯克貝克學院做研究工作．他繼續(xù)著對晶體學的研究,創(chuàng)建了X射線晶體學,所做的研究幾乎涉及晶體學的全部領域;他還把物理學和化學帶進生物學,并把它作為生物學研究的重要工具,研究了氨基酸、維生素、荷爾蒙、蛋白質(zhì)和病毒等生物有機物質(zhì),都取得了驕人的成績； 他還繼承和發(fā)展了老師布拉格的事業(yè),將對有機結(jié)構(gòu)的研究擴展到生物大分子結(jié)構(gòu)的研究,為分子物理學的發(fā)展作出了突出的貢獻．……貝爾納以他豐富的知識和琳瑯滿目的研究成果,自然地贏得了學術(shù)權(quán)威的地位．

貝爾納還有一個顯著的特點:常常能敏銳地提出一個問題、拋出一個思想,在自己涉足一番后,就留給別人去完成最后的成果．他為許許多多年輕人確定合適的研究方向,經(jīng)過他指導的學生或同事,有多人后來獲得了諾貝爾獎．貝爾納的同事和學生都堅信,按照貝爾納的創(chuàng)造天賦,他可能不止獲一次諾貝爾獎．雖然這一天始終沒有來到,可全世界有許多其原始思想源于貝爾納論文的成果．

聯(lián)系人：臧建成醫(yī)生：13261797099（微信同號）；辦公室王一嵐：010-58122956，13167579442

更為難能可貴的是,他不僅做科學研究,還非常重視對社會問題的研究,深入探討科學功能和社會結(jié)構(gòu)的關系,強調(diào)科學教育和普及工作,進行了大量的有關科學組織規(guī)劃與管理以及科學技術(shù)史的研究．同時,他身體力行積極參與各種社會活動和政治活動,在許多科學家和政治團體中充當著領袖人物,熱心致力于科學為民所用的和平事業(yè),完全稱得上是一位優(yōu)秀的社會活動家．二戰(zhàn)時,曾擔任軍隊的科學顧問,成為在戰(zhàn)爭中運用運籌學方法的先軀之一,并直接參與盟軍的諾曼底登陸計劃,設計了利用氣球進行空中攝影的方法,為取得諾曼底海灘資料提供了幫助．二戰(zhàn)后,頻繁地在世界各地進行和平宣傳活動,曾擔任英國科學者協(xié)會主席、世界科學者協(xié)會副主席、世界和平理事會執(zhí)行委員會主席等重要職務．

Comparative experimental study on working performance of three kinds of sweetpotato transplants

貝爾納的一生中,一直不停地在轉(zhuǎn)換角色——從物理學家到化學家、從晶體學家到生物學家、從教授到行政管理員、從科學家到社會活動家,……而且在他所參與的各個研究領域中都取得可喜的成就．可以這么說,思維的靈活性在貝爾納身上已經(jīng)發(fā)揮到了極致,為后人樹起了一根需要加倍努力才能超越的標桿.

② 銀行家——物理學家.

魯梅斯(A.L.Loomis,1887—1958)也是一位傳奇色彩特別濃厚的人物．

白天,他是一位億萬富翁的銀行家,活躍于華爾街從事金融事務,沉浸于一堆貌似枯燥的數(shù)據(jù)中,感受著世界各處的匯率波動．夜晚及星期天,他是一位物理學家,埋頭于自己的物理實驗室,專心致志享受著物理世界奇妙的樂趣．研究對象的轉(zhuǎn)移,在魯梅斯身上表現(xiàn)得淋漓盡致．

在醫(yī)療、社保、文化生活等方面加強社會保障，重點推進貧困地區(qū)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展，完善新農(nóng)合制度，積極構(gòu)建農(nóng)村養(yǎng)老保險體系，推進農(nóng)村集中供養(yǎng)和救助體系建設，增加覆蓋人群。建立完善的農(nóng)戶授信機制和靈活的小額貸款模式[8]。加強農(nóng)村法制建設，加大農(nóng)村普法力度。提高教育的普及度，“治貧先治愚”，避免學齡兒童因各種原因輟學。建立科技培訓體系，加強互聯(lián)網(wǎng)知識培訓，切實增強貧困群眾自我發(fā)展的素質(zhì)和脫貧能力。

魯梅斯也參與美國制造第一顆原子彈、代號為曼哈頓工程的組織管理，他既能周旋于美國當時的軍政要人之間,也常?？犊Y助許多物理學朋友．有一件小小的趣事： 在上世紀40 年代,美國經(jīng)濟大蕭條時期,當時凡向《物理學評論》雜志提供文章者,都會收到一個按頁計費的清單和一張便條，申明編輯和他的機構(gòu)無力付款,有關費用將由一位匿名的美國物理學界朋友支付，后來得知這個神秘的幕后人就是魯梅斯．

魯梅斯也是20世紀頗有影響的物理學家之一．在二次大戰(zhàn)末期,勞倫斯在談到魯梅斯對雷達研究的貢獻時說:“我完全相信,如果沒有魯梅斯,雷達將會發(fā)展得非常緩慢．”

那時,電子還沒有被發(fā)現(xiàn),對金屬導體的導電機理是不清楚的．霍耳設想,如果情況不像麥克斯韋所說的,在導線中的電流本身能被磁場吸引,那么由于電流被拉向?qū)Ь€的一側(cè),會造成電阻的增大．

科學的發(fā)展雖然分支似乎越來越多、越來越細致,但不同學科的交叉也越來越廣、越來越緊密．可以預料,未來的創(chuàng)造型人才必須要求具備更為寬廣、豐富的知識基礎，他們不僅要知道奧賽羅、紅樓夢,也要知道宇宙大爆炸、黑洞;不僅會欣賞畢加索、徐悲鴻,也會欣賞愛因斯坦、霍金．美國著名科學家拉比這樣說過:“只有把科學和人文科學融為一體,我們才能期望達到與我們的時代和我們這一代人相稱的智慧的頂點．”

2.2 思維靈活性的教學意義

(1)物流企業(yè)可以引入競爭機制，對應每一個實貨盤在選擇相應的承運運輸時，向幾家入圍運輸公司同時進行選擇，經(jīng)過初選淘汰和中選幾家對比，最后各項性價比優(yōu)異者成為最終的承包商。這種類似的方法可以為物流企業(yè)構(gòu)建最優(yōu)管控體系。

愛因斯坦這樣說過:“在科學上,每一條道路都應該走一走,即使發(fā)現(xiàn)一條走不通的道路,也是對科學的一大貢獻．”科學大師的話對我們的教學同樣很有啟示，反映在中學物理的教學過程中,就是應該激勵學生研究問題時多作各種可能的設想,嘗試多種方向．

例如,通常我們都把地面看成是靜止的平面(地平面),在許多具體問題的處理中,我們也可以讓地面“動”起來,或者讓地面“彎曲起來”.

當我們乘坐高鐵向北京前進時,以列車為參考系,就把“我到北京去變成北京向我撲來”了;當我們把地面彎曲成半徑為R(地球半徑)的大橋時,同樣可以從

資金使用效率低下是很多國企都面臨的問題。國企應該建立銀行賬戶管理制度，歸并現(xiàn)有銀行賬戶，嚴格核準賬戶的開立。

觀察節(jié)日的焰火,如果讓地面豎直向下以加速度a=g做勻加速運動,就很容易解釋焰火微粒呈現(xiàn)出美麗圓球狀的原因．

我院與財務咨詢公司、餐飲行業(yè)財務總監(jiān)合作，指導學生報稅。通過學校教師與企業(yè)財務總監(jiān)共同開發(fā)實驗實訓指導書教材，由聘請的企業(yè)人員定期參與指導，提高工作實踐能力。

體育課上,從離地高h處、以初速度v0斜上方推出一個鉛球,確定最遠條件時,如果讓地面以a=g向上做勻加速運動,經(jīng)時間t后可列出兩個方程

x2+y2=(v0t)2，

也就是說,在這樣的條件下,霍耳電阻不是一種連續(xù)變化,而是會呈現(xiàn)出量子化的分布規(guī)律,并且它不以材料性質(zhì)、器件的尺寸而轉(zhuǎn)移,完全是由基本物理常數(shù)h(普朗克常數(shù))和e(電子電荷量)確定的量,有著極高的精確性和重復性．

其交點就是鉛球的落地點,然后再對它進行配方求極值,會顯得更為方便．類似這樣的具體事例很多……．

在教學中,無論是應用物理規(guī)律時不同方法的歸納整理,還是對具體問題的“一題多解”,都可以認為是培養(yǎng)和發(fā)展學生思維靈活性的一個重要方面,有關的具體問題不勝枚舉．這種經(jīng)歷很有好處,使學生習慣于當一條思路碰壁時,能夠迅速地換用另一條思路;一種方法行不通時,迅速換用另一種方法．許多解決問題的方法,到達成功彼岸的途徑,往往不是唯一的,真所謂“條條大道通羅馬”．

3 思維的深刻性

思維的深刻性主要表現(xiàn)為能夠?qū)じ俚?不滿足于既成的經(jīng)驗和已有的認識,不斷地深入挖掘,擴大收獲．

在科學上沒有頂峰,也沒有一成不變的絕對真理．許多物理現(xiàn)象會被不斷地得到充實、完善,許多科學真理會不斷地得到發(fā)展、更新,正是依賴于科學家們思維的深刻性和持之以恒的不斷探索所結(jié)出的碩果．

3.1 物理學史上的一個典型事例——霍耳效應老樹開花

1879年發(fā)現(xiàn)霍耳效應后,許多物理學家圍繞這一現(xiàn)象又作了多方面的研究,很快又發(fā)現(xiàn)了4個伴生現(xiàn)象[注1]．至此,對有關霍耳效應的研究,科學界普遍認為已經(jīng)徹底解決,似乎不可能再對它作出什么驚人之舉了．

化學農(nóng)藥問世以來，對它的質(zhì)疑從《寂靜的春天》引發(fā)的反思和環(huán)保浪潮之后，可以說就沒有停息過。近日，孟山都被指認隱瞞除草劑危害，致使曾在美國舊金山約翰遜說罹患淋巴瘤。不久前，美國加州舊金山方面有陪審團裁決，孟山都被判賠償患癌園丁2.89億美元，約合19.8億元人民幣。雖然孟山都表示不認同裁決，但此事還是把孟山都再一次拋到風口浪尖。

然而,在100后,德國物理學家馮．克利青通過對這一古老的發(fā)現(xiàn)作了更深層次的研究后,出乎意料地向人們展示了老樹開出鮮花的奇妙景象．

馮．克利青把金屬氧化物半導體場效應晶體管(MosFET)放在磁感應強度為18T的強磁場和1.5K的超低溫下,發(fā)現(xiàn)了MosFET管霍耳電阻的分布規(guī)律

我們知道,在通常情況的霍耳效應中,霍耳電阻與電流之間呈現(xiàn)線性關系．在強磁場中霍耳電阻呈現(xiàn)的量子化效應完全是一種人們沒有想到的新現(xiàn)象,稱為量子霍耳效應．它被認為是20世紀凝聚態(tài)物理的一項輝煌成就,馮．克利青也因這一重大貢獻榮獲1985年度諾貝爾物理學獎．

此后,沿著這條思路,科學家又取得許多新的成果．例如,1982年,美籍華裔物理學家崔琦和施特默(美國)、勞克林(德國),進一步在更強的磁場(20T)和更低的溫度(0.1K)下,發(fā)現(xiàn)了分數(shù)量子霍耳效應——觀測到霍耳電阻更精細的臺階結(jié)構(gòu),并共同榮獲1998年諾貝爾物理學家獎．

進入21世紀后,從量子霍耳效應引發(fā)的研究進一步深入,尤其可喜的是華人科學家的成果斐然．由美國斯坦福大學張首晟教授與其母校復旦大學合作開展的“量子自旋霍耳效應”的研究,已為實驗所證實,并被美國《科學》雜志評為2007年十大科學進展之一．由清華大學薛其坤院士領銜、包括清華大學、中國科學院物理所和美國斯坦福大學等單位共同組成的合作團隊,在反?；舳难芯恐腥〉弥卮笸黄?已經(jīng)引起國際上的廣泛關注，等等．

如果回顧一下量子霍耳效應,我們可以發(fā)現(xiàn),實際上,有關霍耳電阻曲線的階梯性,在1978年已有多起文獻記載,可是并沒有引起人們足夠的重視,只有馮．克利青敏銳地意識到它的意義并作了不懈的努力,才使得被認為已經(jīng)研究透徹的霍耳效應重又煥發(fā)出新的活力,猶如“老樹開花”．因此,量子霍耳效應的發(fā)現(xiàn)也可以說是馮·克利青超人的思維深刻性的巨大成功,而在馮．克利青的發(fā)現(xiàn)后所涌現(xiàn)的嶄新成果,無疑又是思維深刻性的一次次展示．

3.2 思維深刻性的根基——冰凍三尺非一日之寒

大家都熟知這樣的故事:德國著名數(shù)學家高斯在孩提時,有一次上算術(shù)課,教師出了一道算術(shù)題,要求孩子們計算1+2+3+…+98+99+100=?結(jié)果教師剛把題目說完,高斯就舉起小手回答:5050．

無獨有偶，發(fā)生在我國著名數(shù)學家蘇步青教授身上也有一個小故事．據(jù)說,蘇步青年少時,有人曾考問他一道智力題:甲、乙兩人相距100m相對而行,他們的速度分別為3m/s和2m/s．有一條小狗,以速度8m/s同時往返于甲、乙兩人之間．那么,當甲、乙兩人相遇時,小狗一共跑了多少路程?這個人剛把問題說完,蘇步青脫口而出:160m．

高斯和蘇步青為什么能夠這樣快就得出正確的結(jié)果呢?這就在于他們都抓住了問題的“要領”——高斯看出了這列數(shù)對應的頭、尾兩數(shù)之和都等于101;蘇步青能夠從小狗與甲、乙兩人的運動中,迅速地抓住運動的等時性這一隱蔽的內(nèi)涵,即小狗的運動時間與甲、乙兩人從起步到相遇的運動時間相同．

在分析研究問題時,要求能夠迅速地抓住“要領”,勢必需要對問題洞察得比較深刻,這就是思維深刻性的表現(xiàn)．像高斯和蘇步青這樣在兒童少年時就嶄露頭角,顯然都是智商極高的表現(xiàn),屬于“人中之龍”,通常在人群中是不多見的．

對于絕大多數(shù)的人們而言,思維的深刻性主要源于堅實的知識基礎、豐富的實踐經(jīng)歷以及持之以恒的不斷學習、更新．這樣,面對問題時才能知道其困難在哪里?有幾條可行的途徑?前人(或他人)已經(jīng)做了哪些工作?受到過什么樣的挫折?等等．冰凍三尺非一日之寒,思維深刻性同樣不是一蹴而就的．

圖4

著名美國科學史家和科學哲學家?guī)於?T.S.Kuhn)說過:“看一張氣泡室照片,學生看到的是混亂而曲折的線條,物理學家看到的是熟悉的亞核事件的記錄(圖4)．只有有了許多次這樣的視覺印象之后,學生才成為科學家世界的一個居民,……”．庫恩的話,道出了隱藏在“聰明”后面思維深刻性的真相．

1978年《人民文學》第1期刊登了作家徐遲的報告文學“哥德巴赫猜想”,后來經(jīng)大報轉(zhuǎn)載后,曾經(jīng)在國內(nèi)轟動一時,激勵了無數(shù)的中國人．

“哥德巴赫猜想”是一個世界數(shù)學難題,我國數(shù)學家陳景潤為了摘取這朵皇冠上的明珠,同樣從打好基礎開始．他首先精深地鉆研了華羅庚的《堆壘素數(shù)論》和大厚本兒的《數(shù)論導引》．接著,他繼續(xù)做了有關數(shù)論研究的許多外圍工作,對世界上有關數(shù)論方面30多道難題中,攻了了6～7道難題,推進了它們的解決——僅是這些成果,他的貢獻就已經(jīng)很大了．為了能直接閱讀外國資料和文獻,借鑒國外的經(jīng)驗和成就,他除了在中學和大學學習了英語和俄語外,還自學了德語、法語、日語、意大利語和西班牙語,努力吸收和消化前人的智慧和果實．陳景潤做了這許多工作后,具備了深刻認識這個難題的條件,才勇敢地向哥德巴赫猜想挺進,終于攀登到了當今世界最前沿的“1+2”的景界．

縱觀人類的科學文明史,無論是做出偉大發(fā)現(xiàn)的科學家或有杰出成果的發(fā)明家,他們在獲得對未知世界的深刻認識或突破某項核心技術(shù)的過程中,往往都經(jīng)歷過艱苦的摸索、失敗的錘煉和精心的準備,都有著寬廣堅實的基礎,才能最終把握住客觀世界深刻的真諦,到達光輝的頂點．

3.3 思維深刻性的教學意義

思維的深刻性與思維的靈活性一樣,同樣依賴于人的能動性的培養(yǎng)和訓練．中學階段的學生,正是充滿著對未知世界的憧憬和好奇的年華,也是形成思維個性的一個黃金契機．如果在教學中能夠引導學生對學習和生活實踐中的許多問題勤思考,不滿足于表面的結(jié)論,有尋根刨底的強烈欲望,同時注意認真總結(jié)和不斷積累,就會使他們的思維逐漸提升并進入善于思考、深入思考的境界．久而久之,解決問題時也就容易抓住事物的本質(zhì)特征,深刻地洞察其中所蘊含的奧秘,迅速找到突破口．

圖5

在中學物理教學中,有許多問題可以引導學生去深入地分析和思考的．例如，對于圖5中常見的雙線擺,它在垂直于紙面的方向來回做小振幅振動時,大多數(shù)學生都能熟練地根據(jù)它等效于一個擺長為l′=lsinα的單擺,得到振動周期為

在寫出這個周期算式時,如果能引導學生主動地想到探究其中的原因,說明他們已經(jīng)超越了表面的結(jié)論,邁出了可喜的一步．如果能繼續(xù)通過實驗或理論的分析,驗證這個結(jié)果,說明學生的認識進入了較深刻的境界．

圖6

圖6是常見的用半偏法測量電流表內(nèi)電阻的電路圖．教學中,如果能引導學生主動地思考:這個實驗的測量原理是什么?為什么要求兩電阻箱的值滿足條件R?R′?這里的測量誤差主要由什么因素決定的?如果由于條件限制,只有一個電阻箱時,能否用半偏法測量呢?……產(chǎn)生這樣的思考并進而通過討論解決問題,學生的認識就進一步升華了．

類似的事例很多，可見,思維的深刻性并非天生,它也是從學生時代起步的.

1 王溢然，束炳如.中學生物理思維方法叢書(共13冊)[M]．合肥： 中國科學技術(shù)大學出版社，2016．

注1 霍耳效應的四個伴生現(xiàn)象: ① 范廷好森(Fttinghausen)效應:由于自由電子速度的不一致,將使大于和小于平均速度的電子聚集在不同的地方,引起溫差電動勢．② 能斯脫(Nernst)效應:引線與金屬薄片接觸處由于電阻不同,電流通過時產(chǎn)生不同的焦耳熱,引起溫差電動勢． ③ 里紀——勒杜克(Right-Leduc)效應:由能斯脫效應產(chǎn)生的電流也會引起附加電動勢．④ 不等位電勢差:當金屬薄片通以電流時,薄片中垂直電流的各個截面的電勢逐漸降低．若霍耳電勢的引出線的位置不對稱時,也會引起附加電勢差．

2016-11-08)