淺談大學(xué)物理課堂中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

摘 要：大學(xué)物理學(xué)蘊(yùn)含著許多創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，本文通過(guò)分析大學(xué)物理課堂的特點(diǎn)，提出在課堂中用直觀(guān)演示方式培養(yǎng)學(xué)生的形象思維、用公式推導(dǎo)方式培養(yǎng)學(xué)生抽象思維，用課堂提問(wèn)和課后討論方式培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；形象思維；抽象思維；發(fā)散思維

Abstract：college Physics contains a lot of innovative thinking，the students creative thinking is the need of adapting to social development， By analyzing the characteristics of college physics class， this paper puts forward the idea of using visual demonstration to train students image thinking in class， and to train students abstract thinking by formula deduction， and to train students divergent thinking by classroom questioning and after-school discussion.

Key words：College Physics； image thinking； abstract thinking； divergent thinking

一、概論

物理學(xué)是以研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相會(huì)作用、運(yùn)動(dòng)規(guī)律為對(duì)象的一門(mén)學(xué)科，是人類(lèi)探索自然規(guī)律逐步形成的一門(mén)學(xué)科，古往今來(lái)，物理在社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步中都扮演著重要的角色，最重要是它和生活息息相關(guān)，物理的每一次重大的發(fā)現(xiàn)和突破都引發(fā)了社會(huì)的新方向和新領(lǐng)域，從牛頓力學(xué)推動(dòng)第一次世界工業(yè)革命，標(biāo)志著社會(huì)進(jìn)入機(jī)械化時(shí)代，到發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的發(fā)明加快了機(jī)械能，電能，光能之間的相互轉(zhuǎn)化，使人們開(kāi)啟了電氣化時(shí)代，再到19世紀(jì)量子理論和相對(duì)論的產(chǎn)生，是人們進(jìn)入信息化時(shí)代，當(dāng)今，物理更是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和高科技技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)[1]。物理研究的內(nèi)容對(duì)象從宇宙中的星系、航天、天文到小到肉眼看不到的分子、原子、電子。物理學(xué)對(duì)化學(xué)、地球、經(jīng)濟(jì)、生物、醫(yī)學(xué)、天文、甚至經(jīng)濟(jì)都起到不可磨滅的推動(dòng)作用[1]。而物理的每次進(jìn)步和成果都是創(chuàng)新思維的體現(xiàn)，創(chuàng)新思維是具有開(kāi)創(chuàng)意義的一種思維活動(dòng)，是以感知、記憶、思考和理解等能力為基礎(chǔ)，以探索性和求新性的一種高級(jí)心理活動(dòng)，是一種艱苦的腦力勞動(dòng)。創(chuàng)新思維成果的取得和人們長(zhǎng)期的探索、刻骨的專(zhuān)研離不開(kāi)的，而在思維過(guò)程中有不斷是實(shí)踐和探索，這又鍛煉了人們的動(dòng)手能力，素質(zhì)的磨礪。

二、正文

怎樣在大學(xué)物理課堂上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維且能用創(chuàng)新思維解決問(wèn)題是個(gè)非常值得研究的課題，對(duì)此有幾點(diǎn)總結(jié)：

（一）直觀(guān)演示，培養(yǎng)學(xué)生的形象思維

物理所分析和研究問(wèn)題往往很復(fù)雜，物理模型對(duì)復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)處理，是用一種能發(fā)應(yīng)原物本質(zhì)的理想物理過(guò)程去描述實(shí)際的物理過(guò)程。形象思維是一種對(duì)途經(jīng)、多回路和非線(xiàn)性的思維方式，可以不借助邏輯程序和經(jīng)驗(yàn)積累而透過(guò)事物的表象，洞察到事物深層狀態(tài)和本質(zhì)的思維活動(dòng)形式，為科學(xué)方法提供一個(gè)清晰的理解，提高科學(xué)觀(guān)察的效率。形象思維是人的大腦對(duì)客觀(guān)事物形象規(guī)律和特征的反應(yīng)，是人類(lèi)通過(guò)分析、綜合和現(xiàn)象將存在于人的大腦中的表象加工成新的思維過(guò)程。而大學(xué)生的形象思維富有創(chuàng)造性，想象是形象思維最重要的形式。大學(xué)生處于青春時(shí)期，有著超強(qiáng)的想象力，并應(yīng)用豐富的想象空間有能力參加科研活動(dòng)，進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新思維。大學(xué)物理內(nèi)容多樣，概念眾多，學(xué)生對(duì)一些物理現(xiàn)象和規(guī)律晦澀難懂。新教學(xué)工具和數(shù)字技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合是大學(xué)物理教學(xué)的新技術(shù)，為了讓學(xué)生直觀(guān)科學(xué)的了解物理的現(xiàn)象和理論，將演示實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)代化教學(xué)相結(jié)合，大大提高了教學(xué)的效率。例如，在講解光的干涉理論時(shí)，先用多媒體展示給學(xué)生干涉現(xiàn)象，然后可以用計(jì)算機(jī)程序模擬各種參數(shù)變化時(shí)對(duì)結(jié)論的影響，在講動(dòng)能定理時(shí)，提出在落葉飄落的秋天中室外讀書(shū)和漫天冰雹在室外看書(shū)更喜歡那種感覺(jué)，同時(shí)在提出問(wèn)題時(shí)用多媒體演示兩種情況的過(guò)程和結(jié)果，一是引入講解動(dòng)能和那些因素有關(guān)，二是引發(fā)學(xué)生的興趣，三是學(xué)生對(duì)問(wèn)題充滿(mǎn)想象，激發(fā)了大家對(duì)課堂的期待。經(jīng)過(guò)直觀(guān)演示，學(xué)生們不僅對(duì)物理想象和規(guī)律有一定的掌握，而且在演示過(guò)程中激發(fā)學(xué)生的想象思維，是培養(yǎng)學(xué)生形象創(chuàng)新思維一種極好的方法。

（二）理論推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維

與形象思維相對(duì)即是抽象思維，抽象思維是指人們?cè)谡J(rèn)識(shí)活動(dòng)中運(yùn)用概念、判斷、和推理的一種思維形式，是對(duì)客觀(guān)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行的間接的和客觀(guān)的反應(yīng)過(guò)程，屬于理性認(rèn)識(shí)階段[2]。抽象思維遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出感官感知的知識(shí)，它是建立在對(duì)事物的本質(zhì)屬性進(jìn)行分析綜合和比較的基礎(chǔ)上，對(duì)事物本質(zhì)的抽取，使人們認(rèn)識(shí)進(jìn)入到抽象的規(guī)定。抽象思維是人們透過(guò)表面現(xiàn)象在認(rèn)識(shí)客觀(guān)規(guī)律的基礎(chǔ)上科學(xué)的預(yù)見(jiàn)事物和現(xiàn)象的發(fā)展趨勢(shì)。學(xué)生在認(rèn)識(shí)大學(xué)物理現(xiàn)象的本質(zhì)，物理的推導(dǎo)起著不可取代的作用。為了讓學(xué)生理解更透徹，掌握理論的實(shí)質(zhì)性，推導(dǎo)過(guò)程要有板書(shū)過(guò)程。例如在進(jìn)行剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的推導(dǎo)時(shí)，首先讓學(xué)生理解剛體是多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，且質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)間距離不變，然后讓同學(xué)理解剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的意義及公式，再次進(jìn)行數(shù)學(xué)的推導(dǎo)。再如構(gòu)建薛定諤方程時(shí)，第一要讓學(xué)生知道薛定諤方程是解決量子體系狀態(tài)隨時(shí)間變化的問(wèn)題，第二根據(jù)量子力學(xué)中的態(tài)疊加原理，薛定諤方程必須是線(xiàn)性的，第三薛定諤方程不是推導(dǎo)出來(lái)的，而是根據(jù)條件要求構(gòu)造出來(lái)的，第四在構(gòu)建薛定諤方程時(shí)要引入算符知識(shí)點(diǎn)，并且在構(gòu)造完后要用例子驗(yàn)證說(shuō)明。

（三）課堂提問(wèn)和課下討論，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維

發(fā)散思維是讓人們把創(chuàng)新思路盡可能擴(kuò)散出去，多角度、多方面、多層次去尋找問(wèn)題的本質(zhì)，達(dá)到超越原有舊的思路、開(kāi)拓出新的思路、擴(kuò)大新視野的目的[2]。它具有流暢性、靈活性和獨(dú)特性的特點(diǎn)，流暢性是指思維主體的思想自由發(fā)揮，在短時(shí)間內(nèi)生成并表達(dá)出盡可能多的思維觀(guān)念，消化新的思想觀(guān)念。靈活性是指人們突破頭腦中的思維框架，從某一新的方向重新思考問(wèn)題的特點(diǎn)。獨(dú)特性即是從前所未有的新角度認(rèn)識(shí)事物，提出超乎尋常的新想法，使人們獲得創(chuàng)造性的成果[3]。由于大學(xué)物理內(nèi)容抽象性，有啟發(fā)性和包容性及條理性的課堂提問(wèn)是必要的。提問(wèn)要緊扣要點(diǎn)和講解的目的性，提問(wèn)要調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維并且引導(dǎo)同學(xué)突破難點(diǎn)，提高學(xué)生的表達(dá)力及思維的活躍性。物理學(xué)的應(yīng)用及其廣泛，物理知識(shí)應(yīng)用的提問(wèn)，應(yīng)用已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)解釋或解決日常生活中的一些問(wèn)題和現(xiàn)象，學(xué)生在感受到學(xué)以致用的快樂(lè)的同時(shí)還能激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。例如在講角動(dòng)量守恒知識(shí)點(diǎn)前，可以提問(wèn)花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員為什么沒(méi)有外力的情況下可以加速或減速在原地旋轉(zhuǎn)，學(xué)生們不會(huì)解釋?zhuān)M(jìn)而引出所要講解的知識(shí)點(diǎn)，在講完知識(shí)點(diǎn)后讓同學(xué)利用這次課的知識(shí)來(lái)解釋前面提出的問(wèn)題。課堂效果極好，學(xué)生在解釋生活現(xiàn)象時(shí)又掌握了知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)而可以提問(wèn)直升飛機(jī)螺旋槳的問(wèn)題、貓?jiān)诳罩行D(zhuǎn)落在地上的問(wèn)題，等等有關(guān)角動(dòng)量守恒的問(wèn)題。學(xué)生從一點(diǎn)思維擴(kuò)散到面思維，最終達(dá)到多層次思維。有了課上的引導(dǎo)提問(wèn)，課下留一些有創(chuàng)新性思維的題目，學(xué)生的思緒萬(wàn)千，對(duì)一個(gè)問(wèn)題提出很多解決方案，各抒己見(jiàn)，還可就各個(gè)方案進(jìn)行討論，找出更優(yōu)質(zhì)的辦法與方案，并付諸實(shí)踐，有了研究、討論和實(shí)踐，學(xué)生不僅學(xué)到了物理的真諦，更是在學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)了創(chuàng)新思維。

三、總結(jié)

創(chuàng)新思維是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，大學(xué)物理孕育著眾多的創(chuàng)新思維方法，充分利用大學(xué)物理課堂培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，不僅使學(xué)生學(xué)到了物理知識(shí)，而且在學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)了自身的創(chuàng)新性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王少杰，顧杜，王祖源.大學(xué)物理學(xué)[M].高等教育出版社，2017.

[2]陳吉明.創(chuàng)造學(xué)與創(chuàng)新實(shí)踐[M].科學(xué)出版社，2017.

[3]井永騰.創(chuàng)造學(xué)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2017.

作者簡(jiǎn)介：唐國(guó)艷（1979-），女，漢族，吉林磐石人，碩士，研究方向：原子與分子物理。