物理教学中的思维能力培养

徐建军

形象思维能力是人的智力构成中一个重要因素。一般认为:对于文学艺术,形象思维能力的培养是十分重要的,这是已成定论、不需讨论的问题。在理科教学特别是物理教学中,形象思维能力的培养还没有引起足够重视。但在理论上探讨较少;在教学实践上,重视推导、演示而忽视形象图景和物理模型的建立,不能很好地培养学生的形象思维能力。

一、物理研究和学习离不开形象思维

自古以来,在科学技术研究过程中形象思维就是不可少的。

杨振宁说:“由于传统习惯,亚洲的学生,特别是中国的学生,喜欢复杂的推演的东西,这对自己、对科学的发展都是不利的,因为它违反了物理学的规律,物理本身是现象而不是推演。”直观性与物理现象、物理实验是不可分割的,直观性与学生形象思维能力的培养也有着最直接的联系。对于直观性,物理教育家朱正元先生曾有过精辟的论述,他认为对于物理概念、物理规律等一些理论的东西,往往是“千言万语说不清,一看实验便分明”,画龙点睛般地道出了直观教学的优点。

直观是手段而不是目的。在物理教学中,直观的作用是什么?除了作为教学手段外,还有没有更深层次的作用和功能?著名科学家钱学森同志关于形象(直感)思维学的阐述回答了这个问题,他认为,直观性(或者说物理现象)不仅仅是一种很好的教学手段,更重要的,它还是学生形象思维产生的源泉。形象思维作为人的思维(包括形象思维、抽象思维、灵感思维)组成部分之一,它的作用并不亚于抽象思维,甚至可以说更重要。深入地探讨这个问题,我们就会发现,钱学森同志关于形象思维学的论述与杨振宁教授关于重视物理现象的观点有异曲同工之妙,两者思想上的相同或相似也绝非偶然。这事实上已经为我们的物理教育展示了一个广阔而诱人的前景。

二、物理教学中的直观性

什么叫直观?《辞海》对直观的定义是:“直观,即感性认识,就是实践中外界事物作用于人的感觉器官而在大脑中产生的感觉、知觉和表象。”在物理教学中,直观教学又表现为语言直观(讲解)、实物直观(实验)和图形模型直观三种形式。其中最重要的是实物直观——物理实验。

物理实验,真实地展现物理过程,使学生直接地理解物理运动的本质;物理实验,以纯粹的形态突出物理运动的主要特征,使学生排除次要因素的干扰,认识物理运动的基本规律;物理实验,作为一种理论联系实际的实践活动,它使学生处于教学的主体地位,灵活地运用知识并促成知识的迁移;物理实验,以生动的形象作用于学生,能够激发学生的学习兴趣,形成良好的学习动机,并通过非智力因素促进智力的发展。因此,作为直观教学生动体现的物理教学实验,既反映了物理学的发展规律,同时也体现了学生的认识规律。正是这种直观性,使得认识主体(学生)与客体(物理现象)发生相互作用,使得认识主体得以认识客体。通过三棱镜将一束太阳光分解成七色光,可以使无数初入物理学殿堂大门的中学生如痴如醉!这不正是直观教学的魅力吗?

如何认识物理教学实验在物理教育中的作用?怎样看待物理教学中的直观性?这不仅仅是一个教学思想的问题,而且还表现在不同传统文化背景对人们观念的规范与约束上。

研究一下学生学习物理的认识机制,我们发现直观教学也是符合人的认识规律的。由于认识主体在认识客体时往往存在着知觉优先的倾向,并首先使用形象思维来认识客体,而且在面临新的问题或情境时,其认知活动又常常退回到较低的水平。因此,在教学中就必须给学生提供足够的感性经验和活动机会。所以,过分地强调非直观,不仅违反物理学的发展规律,违反教学规律,而且也违反学生的认识规律。

综上所述,在物理教育中不应当仅仅把加强直观教学、注重物理现象和实验看作是一个教学观点,而应当把它作为物理中的一个方向性问题来对待。

三、形象思维能力的培养

如何在物理教学中培养学生的形象思维能力?

1.加强物理教学中的直观性。由于形象思维以知觉、表象为思维的重要材料,并在认识中带有强烈的情绪色彩,因此在教学中,要根据物理学的特点,从所研究的物理概念、定律的需要出发,运用演示实验、板书、板画、模型、幻灯片、多媒体等直观教学手段和方法,并辅之以生动的语言与手势,使学生获得生动具体的感性认识,使学生从直观上了解与认识客体的全部形态,将对物理现象的观察与教师的讲解等客体作用于认识主体的动作使其上升为知觉与表象。

2.让学生多做实验。物理学是一门以实验为基础的科学。在物理教学中培养学生的形象思维,让学生观察物理现象是必须的和有益的,但更重要的是让学生亲自动手,在操作中去观察物理现象,去体验物理规律的奥妙。学生对物理现象接触得愈多、认识得愈深刻,就愈有可能产生新的直觉,而这种直觉就是形象思维的基础,是科学研究工作中的重要环节。

需要指出的是:目前在物理教学中,普遍采用的是验证性实验,其目的是让学生懂得科学“演绎”的方法,而为了培养学生的形象思维能力,就要在教学中有意识地让学生多做一些探索性实验,让他们学会“归纳”的方法。

3.让学生学会创造。培养学生的形象思维能力,还要为他们创设解决实际问题的情境,即将他们置身于研究、创造和发明的情境之中,让他们学会先从整体上把握问题的物理实质,而后再去探索具体研究的方法。而物理模型作为科学认识活动的中介物,它的建构不仅需要抽象思维,便依赖于形象思维。因此,要让学生从课内走向第二课堂,研究一些与生产生活有关的实际问题,让学生在实践中学会研究物理问题的方法、学会科学的思维方法,只有这样,才能真正形成良好的思维品质。

(责任编辑:冯权书)