(一)能够培养学生自己总结规律的能力
我们知道,科学抽象思维最显著的特点是抽象性与概括性的统一。科学抽象思维之所以能揭示物理现象的本质特征和内在规律性,主要来自抽象和概括的过程,同时抽象和概括在思维的发展和培养中起着十分重要的作用。
(1)抽象和概括是人们形成和掌握物理概念的前提
学生对物理概念的掌握情况,是直接受他们的抽象和概括水平制约的。物理概念是物理现象本质属性和共同特征在人们头脑中的反映、是对物理现象的抽象。没有抽象和概括能力,是不可能深入理解物理概念的。
(2)概括是思维的速度、灵活迁移程度、广度和深度、创造程度等智力品质或思维品质的基础
没有概括,就无法进行逻辑推理,就不可能有思维的深刻性和批判性;没有概括,就没有迁移,就不可能有思维的灵活性和创造性;没有概括,就没有“缩减”的形式,就不可能有思维的敏捷性。
(3)一切学习活动,都离不开概括
没有概括,学生就不可能掌握知识、运用知识;没有概括,就难以构建物理概念,也就不可能掌握在物理概念基础上建立的物理规律;没有概括,学生就不可能形成物理学科的基本结构,也就不可能灵活地解决物理问题。因此,抽象和概括在物理抽象思维乃至整个思维过程中起着重要的作用。既然如此我们应如何培养中学生在这方面的能力呢?
在物理学中,抽象与概括主要表现在物理模型的建立和概念的形成方面,我们要重视物理模型和物理概念的教学,使学生掌握建立物理模型和形成物理概念的方法,从而提高他们的抽象概括的思维能力。例如,对于常用的理想气体我们视为小球,以及对于电子我们看作为有质量的带电小球等。
(二)提高学生思维的缜密性
如果说判断是肯定或是否定某事物具有某种属性的一种思维形式,那么推理就是从已知的判断推断出新判断的思维过程。推理最主要的形式有三种:演绎推理,归纳推理和类比推理。在物理学习中,判断是十分普遍的,如判断物体运动的方向是否一定和合外力的方向相同,判断物体受到合力矩是否能产生转动,等等;推理则是新旧判断间的连接。
(1)演绎推理
是从一般(普遍)事物到个别(特殊)事物的逻辑推理方法。例如,一般:初速度为零的匀加速直线运动的位移跟时间的平方成正比,即;个别:自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动,因此,自由落体运动中物体的位移跟时间的平方成正比,即
。
(2)归纳推理
是从个别(特殊)事物到一般(普遍)事物的逻辑推理方法。归纳方法有两大种,一是完全归纳法,二是不完全归纳法。
a.完全归纳法是根据对某类事物的所有对象进行研究,然后概括得出一般性的结论。这种方法归纳出来的结论正确、可靠。但除教学外,这种方法在其它的自然科学中由于难以穷尽所有的研究对象进行概括,故而较难进行。在物理教学中,使用的归纳法则大多是不完全归纳法。
b.不完全归纳法有两种,即枚举法和科学归纳法。
枚举法主要是通过枚举几个典型事例,然后归纳出一般性的结论;科学归纳法是根据对某类事物部分对象的本质分析,找出它们之间的内在联系,进而推断出一般性的结论。
(3)类比推理
从一种个别(特殊)事物到另一种个别(特殊)事物的逻辑推理方法。它通过想象、联想把未知事物(研究对象)对比于熟悉事物(对比对象),再根据两个对象之间存在某种相似或相同的关系,然后从已知对象具有某种性质推理出未知对象具有相应性质的结论。跟前面两种推理方法相比,它的或然性最大。但因它具有开拓思路、触类旁通的作用,故有利于理解物理问题,并培养创造性思维的能力。
类比方法用于解决物理问题时,可把实际的较复杂的问题与理想的、简单的问题作比较;把新碰到的问题与曾解决过的相似问题作比较;把不同的问题用相似的物理模型作比较;把相同的问题以不同的物理模型作比较;把不同的问题中相似的物理过程作比较等等。
(三)科学直觉思维促进科学创造性思维的培养
1.科学直觉思维是物理问题解决能力的重要组成部分
在物理解题中,直觉思维具有启发思路、确定方向、寻找途径、整体把握的作用。学生在学习物理过程中,对探索性物理问题的解决,与科学家发现科学规律,从认识过程上看是相似的。问题一旦提出,学生就可以依靠直觉提出解决问题的各种假设、法则、原理和方案,然后以此为线索,利用逻辑分析的能力进行解题的尝试。这其中首先是启示作用。利用直觉思维对物理问题的性质、结论及中间状态所作出的直接判断,往往是解题方向、检索相关物理知识的重要启示。这时的直觉虽然只是进行了定性的分析,但它提供了解题的线索,从这条线索出发,加快了对相关解题知识的检索。其次是突破作用。对问题的解法进行直觉地猜测,往往可以突破原有的思维定势,获得解决物理问题的新突破口,产生新的解法。
2.科学直觉思维是物理创造性思维的核心
个体直觉思维的发展直接影响着创造性思维以下几个方面的品质:
(1)直觉思维往往能透过事物的现象而直达事物的本质,在一定程度上反映了思维深刻性的本质。因此,物理直觉思维的运用培养了学生思维的深刻性。
(2)直觉思维具有非逻辑性的特征,可以不经过详尽的逻辑推理,不经过分析的演绎步骤而提出一个假设或法则等去试图解决问题,当问题不能解决时,又可以提出新的假设,从而表现出它的灵活性。因此这种思维活动可以使学生思维的灵活性得到提高,能够从不同的角度思考问题。
(3)物理直觉思维具有导向的作用,往往使学生对问题的本质作出预见,从而表现出善于发现问题、提出质疑的能力,提高了学生思维的批判性。
(4)物理直觉思维的形式之一就是物理灵感。物理灵感的出现,不依赖于现成的描述,而在头脑中产生创新的见解,促进了学生思维独创性的提高。
(5)物理直觉思维具有突然性的特征,可以从物理现象直接得出结论,没有从头至尾一步步的推理,缩短了思维的过程,促进了学生思维敏捷性的提高。
(四)科学形象思维便于学生对事物的直观感受
1、形象思维是提出物理假说的重要途径[
形象思维对于物理学假说的建立起着举足轻重的作用,因为假说的建立不仅要建立在实验事实的基础上,还需要添加适度的想象。
2、形象思维为学习物理提供形象支柱[
学生学习物理的过程实际上是重新经历一次科学家探索物理的过程,只不过是简化了的过程。而科学家研究物理学是离不开形象思维的,同样的,学生学习物理也离不开形象思维。如果学生学到的只是一堆抽象的公式、定理、实验结论,那就不能深刻理解现象中隐含的本质、定理中包含的深刻的物理思想、无法体会科学探究的艰辛和喜悦,这对学生思维的培养显然是很不利的。
3、形象思维便于对物理问题的整体把握和定性分析[
解决物理问题的能力是一种集各种能力于一体的综合能力,其中形象思维能力是正确分析问题的前提。在解决物理问题前,首先要根据问题的情形应用形象思维构建出清晰的物理图像,使可能发生的情景在脑子里活起来,跟放电影一样,从中对问题进行整体把握、定性分析,将问题简单化后再应用数理方法推出定量的结果。培养学生的形象思维能力,还要将他们置身于具体的研究情境之中,让他们学会先从整体上把握问题的物理实质。