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物理教学中创造性思维能力的培养

[ 作者:佚名 文章来源:网络转载 更新时间:2018-2-11 19:20:08| 收藏本文 ]
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建设创新型国家呼唤创新人才的培养,高等学校责无旁贷,理所当然负有重任,同时也要求高等学校培养出来的大学毕业生“必须掌握科学的思维方法,具有强烈的创新意识,能够敏锐的发现问题、正确的分析问题和创造性解决问题。”这里所谓的“创造性”,并不是指物理学家那样的发现和创造。正如美国心理学家布鲁纳所说,科学家的工作是发现,学生的学习同样是一种发现,都是创造性的智力活动,只是程度深浅不同而已。众所周知,人的能力不是与生俱来的,而是在后天通过学习得到的。一个人的创造性思维能力的形成和发展,除了个人努力以外,还依赖于教育的作用和环境的影响,即取决于内因和外因两方面的因素。在大学物理教学中,我们紧紧围绕建设创新型国家的总目标,在培养学生的创新性思维能力上作了一些工作。

1努力培植和调动学生自身的内驱力,这是形成创造性思维能力的基础和前提条件

许多杰出人才的成功之路说明,内驱力(兴趣)对于一个学生走上成才之路是非常重要的条件。爱因斯坦曾说过,把学生的热情激发起来,那么学校所规定的功课就会被当作一种礼物来领受。教育家苏霍姆林斯基说得好:学生带着一种高涨的激动情绪从事学习和思考,对面前展示的真理感到惊奇和震惊;在学习中意识和感觉到自己的智慧力量,体验到创造的欢乐,为人类的智慧和意志的伟大感到骄傲。他们始终把激发、引导学生和发展的内在动力(求知欲)摆在教学的首位。在大学物理教学中,精心设计绪论课尤为重要。上绪论课要回答3个问题。首先,要明确的是物理学研究什么?研究物理的兴趣源于减少迷信思想的需要,物理学致力于研究自然和技术中发生的事件,将导致这些事件的原因与普遍正确的规律----自然规律相联系,并确定偶然性对于事件发生的影响[1]。物理学研究的对象十分广泛,覆盖了从宇宙尺度到基本粒子范围的广阔领域。其次,物理学用什么方法来研究呢?长期来,物理学形成一套特有的研究方法,概括为提出命题→推测答案→理论预言→实验检验→修改理论→再检验、应用;从方法论上还有一套科学的物理思维方法(如理想化方法、比较与分类、归纳和演绎、分析和综合、假说、类比等),这些方法不仅用于自然科学,也用于其它领域。最后,从物理学的历史到当今的各个领域来介绍物理学的地位和作用,使学生感到今日的物理学犹如昔日的自然科学,无所不包,也深感知识的渴望,需要学习和探索。就这样,一开始就使学生感到还有一个新的科学天地需要我们去探索,从而产生好奇心和兴趣,带着求知的渴望去学习。当然要使学生产生持久的兴趣,教师还必须在认真钻研教材和深入了解学生的基础上,精心安排和讲好每一堂课,用生动、形象的语言去拨动学生的心弦,激发学生积极思维。

2提倡和发展求异思维,对培养创造性思维能力具有重要意义

古代教育家孔子说:学而不思则罔。意思说一个人只学习不思考就一无所得。孟子说:心之官则思,思则得之,不思则不得也。两位先师都强调思的重要性。高等学校是培养人才的摇篮,学校教育应是发展学生的思维能力,启发学生自己发现、分析和解决问题。遇到难点,教师不要简单地奉送结论和答案,而是提供“中介”,让学生去独立感知和理解。

热学中的热量和功都是过程量,内能是状态量,又如何从热力学第一定律来说明内能是单值函数呢?提问后,经过一定时间考虑,多数学生回答不出,教师就利用学生已学过的知识导出热力学第一定律,强调系统经历一循环过程回到原始状态时,系统与外界交换功的代数和正比于交换热量的代数和。在后来的答疑中发现很多学生认为系统吸收热量使能量增加,对外做功使能量减少,因此内能的改变应当是系统与外界交换能量的净结果,当能量进入或离开系统时,总要造成状态的改变,也就是引起描述系统状态的一个或某个热力学参量的改变,当此参量不变,就表明系统没有任何形式的净能量流入或流出。故内能是确定系统状态的独立变量的单值函数。

又如处理变量问题时,微元分析是一种有效方法。它的实质是把整体转化为局部,把变转化为不变。在力学教学中学生第一次遇到变量问题时,感到措手无策,教师系统介绍了微元分析的方法和步骤,使学生逐渐学会微元分析法,在后来处理非均匀电场中的电势差、转动棒中的动生电动势等问题,大部分学生能自行处理。实践证明,在教学中教师给学生的不应该是“饼干”,而应是“猎枪”。饼干需长吃长给,有了猎枪,学生则可以自己获取猎物。在学习期间,学生需要获得知识,而更需要的是培养学生的思维能力,因为后者能使学生终身奋发,一生受益。

3提倡联想,发展直觉思维,对培养创造性思维能力有特殊作用

传统的教学是以“静”模式为终点,以获得知识为归宿。直觉思维是以知识结构为依据,在事实和逻辑根据不充分的条件下,直接而迅速地进行联想、想象,提出假说,是一种思路简化了的思维形式。它是以“变”为教学目的与归宿,其特点是整体、跳跃、敏捷的直觉顿悟。直觉思维是一种非逻辑过程的思维升华,在创造性思维过程中,逻辑思维与非逻辑思维(包括直觉思维)是互相补充,互相渗透的。在大学物理教学中,充分发挥类比联想,通过比较、归纳各种物理现象的规律,揭示共性,就能感受自然规律的和谐性与同一性。例如,落体运动过程一旦发生,就有阻力出现,在开始阶段阻力作用不太显著,随着速度v增大,阻力也正比于v甚至v2而迅速增大,很快地就在实际上达到收尾速度,进入匀速运动平衡态。这样一种物理过程,其变化发展的趋势是否总是进入一个新的平衡态?在讲授电磁学时,教师有意地将落体过程规律结合静电感应过程、载流导体在磁场中发生的霍尔效应过程让学生进行类比联想,发展直觉思维。实际上静电感应时,导体中自由电子要发生定向迁移,但是电子不可能一直迁移下去,因为阻碍迁移的因素从过程一开始就发生了,随着电子的迁移而堆积在导体两端的过剩电荷产生附加电场E’,它和外电场E0反向,随着电子迁移数量增加,E’增大,在达到导体中任一处总场强E=E0+E’=0时,自由电子的迁移便告终止,达到一个新的静电平衡状态。载流导体在磁场中发生的霍尔效应情况也十分类似。通过这样具体运动的分析,就能知道实际过程一旦发生,必定就有阻碍运动的因素产生,过程时间愈长阻碍因素也就愈大,最后使运动过程总是从一个平衡态变化到另一个新的平衡态。学生把这样的运动过程变化规律很自然联想到社会科学领域中去,得到较好的解释。

4提出问题引而不发,或结合物理学史的介绍,使学生置身于“发现知识”的过程中,对培养创造性思维能力大有益处

发现知识、理解知识和创造理论都是不同层次的智力活动。欲使学生学习知识的过程成为有指导的个人发现新知识的过程,问题的关键是在处理好本教材和教法的同时,从学生已有知识出发,提出问题,引而不发,让学生产生要求解决和必须解决问题的“愿望”,或是讲点物理学史,尖锐地揭示矛盾,使学生处于积极思维的状态中,独立地寻找解决问题的途径,从而达到“发现新知识”的目的。例如,在讲述热力学第二定律时,一开始就提出为什么要有热力学第二定律?引导学生回顾热机效率η能否为1(既达到100%);其次再回顾热力学第一定律是否能解决热力学的方向问题。教师根据学生带着求知的渴望指出热力学第二定律的重要性。在表述热力学第二定律的开氏说法和克氏说法时,接着问是否仅有这两种说法呢?这时学生感到惊愕,教师立刻介绍物理学史上的几种说法并证明了它们的等效性,指出只要你们能抓住自然界中一种不可逆过程的准确叙述,就是热力学第二定律,此时学生对自己也能发现定律感到非常的兴奋和自豪。紧接着教师又尖锐地提出能否用此定律判断一切热力学过程的方向呢?根据学生想弄懂而又弄不通的心理状态,指出此问题是科学家长期探索的问题,从而与学生一起探索一种新的推理方法,引进新概念“熵”。事实证明,这样做不仅使学生领受到探索知识的兴奋和愉快,而且能使他们亲历如何发现知识的过程,受到“发现知识”的训练。这对培养创造性思维能力是大有益处的。

总之,培养创造性思维能力要贯穿整个大学物理教学的全过程,要注意发挥学生在教学中的主体地位,调动学生参与教学活动的积极性、主动性和创造性,激发学生的求知欲望,鼓励学生的求异思维,保护学生的求新热情,不断探索教学方法,培养更多的创新型人才。



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