谈物理创造思维能力培养

谈物理创造思维能力的培养

一、什么是物理创造思维

物理创造思维是物理思维活动中的高级过程,是个人在已有物理知识和经验的基础上,从某些物理现象、物理过程和物理事实中形成新概念、建立新规律、完成新理论的思维过程。

二、物理创造思维的生理、心理基础

创造思维是大脑的一种机能,大脑的生理结构与功能就是创造思维的生理心理基础。现代脑科学的研究进一步表明,大脑分为左右两个脑半球,是通过脑桥的大量神经纤维连通。1981年诺贝尔医学和生理学奖获得者罗伯特?斯佩里通过对裂脑人的精细研究证明,人脑左右半球有不同的分工。人脑的左半球主要是抽象思维、象征性关系和对象细节的逻辑分析,它的功能是以分析为主的语言思维、逻辑思维,具有理性认识的功能。人脑的右半球与知觉和空间有关,它具有音乐的、绘画的、综合的、整体的和几何——空间的鉴别能力,具有形象思维、直观思维、整体思维的作用。

我们在传统的物理教学中,只是重视知识的传授,重视课本上的理论知识。在能力培养方面,主要是逻辑思维能力的培养。直至今日在物理教学中的智力开发,还是着重于大脑左半球,即以逻辑思维、聚合思维的智力开发为重点,而对发展创造思维至关重要的右半球的机能开发得还不够。所以要在物理教学中培养与训练学生的物理创造思维,就绝不能忽视开发右半球的想象力、直观思维、直觉整体思维、发散思维等重要机能。从物理创造思维的生理、心理

基础来看,还应使两个脑半球的作用统一起来,使左边的语言脑与右边的形象脑相互联系地活跃起来,也就是使形象思维与语言思维、直觉思维与逻辑思维、发展思维与聚合思维以及共时的信息处理与历时的信息处理都彼此协调起来。在传统地重视物理逻辑思维培养的同时,也注意发展学生的物理创造思维。

三、物理创造思维的基本过程

近代著名学者王国维在《人间词话》中云:“古今之成大事业、大学问者,必经过三种之境界:‘昨夜西风凋碧树。独上高楼,望尽天涯路。’此第一境也。‘衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴。’此第二境也。‘众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处。’此第三境也。”王国维在此分别引用了宋代词人晏殊《蝶恋花》、柳永《凤栖梧》、辛弃疾《青玉案?元夕》中的名句,生动地反映了创造性思维的整个过程。首先要放眼四望,永不满足,进行广泛的涉猎积累,并希望找到解决问题的途径;然后,为了找到答案而上下求索,废寝忘食,即便因此而日渐消瘦也决不止步;最后,经过长期思索和不断追求,突然出现了认识的飞跃,获得顿悟,产生了灵感,一个新的构想、新的思路、新的创造也就随之出现了,这个突然闪光的时刻,就是我们所说的“突变”。

美国心理学家格雷厄姆?华莱士认为:任何创造性思维都必须经过四个阶段,即准备阶段、酝酿阶段、顿悟阶段和验证阶段。

1、准备阶段

创造性思维是从发现问题、提出问题开始的。“问题意识”是创

造性思维的关键,提出问题后必须着手为解决问题作充分的准备。例如,狭义相对论起源于爱因斯坦16岁(1895年)在瑞士阿劳上中学时无意中想到的一个光速问题:如果我以真空中的光速追随一条光线运动那将是什么样子?他在这以后的十年中也始终未放弃对这个问题的思考。直到1905年,当他考虑到时间概念时,他忽然觉得萦回在头脑中十年的这个问题可能解决了,这时他只用了五周的时间就完成了狭义相对论的奠基工作。

2、酝酿阶段

酝酿阶段要对前一阶段所获得的各种资料和事实进行消化和吸收,从而明确问题的关键所在,并提出解决问题的各种假设的方案。此时,有些问题虽然经过反复思考、酝酿,仍未获得完美的解决,思维常常出现“中断”、想不下去的现象。例如著名物理学家法拉弟在1821年受奥斯特发现电流磁效应的启发,他首先想到的是磁生电的问题,于是选择了“磁生电”的创造性的研究课题,为研究磁生电做了大量的准备工作,进行了漫长艰苦的实验探索过程,即创造思维的酝酿阶段。直到1831年8月29日的实验中,他偶然地发现,当a线圈与电池组接通或断开的瞬间,与a耦合的b线圈连线下的磁针立即产生了一个明显的偏转,然后来回摆动,最后稳定在原来的位置上。他寻找了将近10年的磁生电可能是一种瞬态效应。

3、顿悟阶段

顿悟阶段也叫做豁朗阶段,经过酝酿阶段对问题的处理甚至是长期的思考,创造性的新观念可能突然出现,思考者大有豁然开朗的

感觉,真是“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。例如,法拉弟在充分研究,大量实验的基础上,于1831年11月24日向皇家学会提出了他的研究报告,并总结概括出产生感生电流的五类条件:

①变化着的电流;

②变化着的磁场;

③运动着的稳恒电流;

④运动着磁铁;

⑤在磁场中运动着的导体。

4、验证阶段

思路豁然贯通以后,所得到的解决问题的构想的方案还必须在理论上和实践上进行反复论证和修改,验证其可行性。经验证后,有时方案得到确认,有时方案得到改进,有时甚至完全被否定,再回到酝酿期。总之,灵感所获得的构想必须加以检验。例如牛顿在苹果落地现象的启发下,经过一番艰苦的探索,完成了万有引力定律的发现工作。但牛顿的万有引力理论是经过科学实践的检验才得到普遍承认的。牛顿的理论正确地给出了地球的形状,后经测量而得到证明;根据牛顿万有引力理论而预言的哈雷彗星的回归周期被证实;卡文迪许关于引力恒量的测定为应用万有引力进行定量计算提供了可能;法国的勒维列和英国的亚当斯只靠牛顿万有引力理论的数学计算就在他们的笔头的尖端看到了一颗新星——海王星,并被天文观测所证实;后又根据牛顿理论发现了另一颗新星——冥王星。所有这些都显示了牛顿引力理论的威力,证实了牛顿万有引力定律

的正确性。

四、实施创造性探讨式科学教学的基本策略

创造性探讨式科学教学(crea-tive inguiry instruction)简称cii教学,是目前国际上流行的一种科学教学的重要方法。其过程及各阶段的宗旨和策略如下:

第一阶段把握问题

1、教学宗旨:培养好奇心、进取心、关心。

2、教学策略:

(1)激起学生疑惑与矛盾感。

(2)明确提示问题重点。

(3)提示分析问题的方法。

(4)使学生能顺利进入问题的核心。

第二阶段推论

1、教学宗旨:

(1)培养逻辑推理的能力。

(2)运用综合性的科学方法。

2、教学策略:

(1)给予多方面思考的发问(教师要给予暗示)。

(2)给予机会做预测、假设或推论。

(3)重视逻辑思考。

(4)鼓励扩散式的思考。

(5)集思广益。