著意物理直覺思維 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

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1、著意物理直覺思維 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力 摘要：本文根據(jù)現(xiàn)代教育學(xué)、心理學(xué)理論，重點論述了下述三點：科學(xué)研究中物理直覺思維對創(chuàng)新過程的重要性；在學(xué)生學(xué)習(xí)物理的階段應(yīng)立足于通過直覺思維過程培養(yǎng)初級層次的創(chuàng)新能力；教學(xué)過程中培養(yǎng)和訓(xùn)練直覺思維能力的具體方略。 核心詞：著意直覺思維、創(chuàng)新能力、初級層次、培養(yǎng)方略 隨著國內(nèi)改革開放的不斷進一步，人們越來越結(jié)識到，社會的競爭，重要是人才的競爭，而人才競爭的實質(zhì)就是人才發(fā)明力的競爭。江總書記指出：“創(chuàng)新是一種民族的靈魂，是一種國家興旺發(fā)達的不竭動力”。朱總理也指出：“教育和科技事業(yè)要走改革創(chuàng)新之路，全面提高全民族的素質(zhì)和創(chuàng)新能力”。因此，對開

2、拓型、發(fā)明型人才的培養(yǎng)就日益受到社會和學(xué)校的注重。物理教育作為學(xué)校教育的重要內(nèi)容之一，對學(xué)生創(chuàng)新思維能力的形成和發(fā)展起著重要作用。那么，如何在物理教學(xué)過程中，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力呢？筆者就著意物理直覺思維的角度出發(fā)，談一點粗淺的見解。 一． 物理直覺思維是創(chuàng)新能力的重要構(gòu)成部分： （一） 物理直覺思維能力及其在物理科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的重要作用： 什么是直覺思維，美國現(xiàn)代心理學(xué)家布魯納在其名著《教育過程》中說：“直覺思維與邏輯思維迥然不同，它不是以仔細的，按規(guī)定好的環(huán)節(jié)邁進為其特性的。……直覺思維總是以熟悉的有關(guān)的知識領(lǐng)域及其構(gòu)造為根據(jù)，使思維者也許實行躍進、越級和采用捷徑。并多少需要后來用

3、比較分析的措施重新檢查所作的結(jié)論”。因此，直覺思維并不是什么神秘莫測的東西，它但是是一種未經(jīng)故意識的邏輯思維而直接獲得某種知識的能力，或者說是一種通過某種下意識（或潛意識）直接把握對象的思維活動，也可以說,直覺思維是人們在結(jié)識過程中，在分析問題和解決問題時，頭腦中的某些知識、經(jīng)驗和能力等在無意識的狀態(tài)下通過加工而忽然溝通時所產(chǎn)生的結(jié)識上的奔騰，體現(xiàn)為人們對某一問題的忽然領(lǐng)悟，某一發(fā)明性觀念和思想的忽然來臨，以及對某種難題的忽然解決。 在近代物理學(xué)發(fā)展史上，眾多出名的物理學(xué)家對直覺思維均有著精辟的論述與深刻的體會。國內(nèi)出名科學(xué)家錢學(xué)森覺得，直覺是一種人們沒故意識到的對信息的加工活動，是在潛意識

4、中醞釀問題，然后與顯意識忽然溝通，于是一下子得到了問題的答案，而對加工的具體過程，我們則沒故意識到，這就是直覺思維。 直覺思維在物理科學(xué)的發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮著重要的作用，有了直覺思維過程的結(jié)論（猜想或假設(shè)），然后再通過邏輯論證和實驗驗證，才干導(dǎo)致科學(xué)的發(fā)現(xiàn)。出名物理學(xué)家玻恩覺得：“實驗物理的所有偉大發(fā)現(xiàn)都是來源于某些人的直覺”；德布羅意說：“想象力和直覺都是智慧本質(zhì)上所固有的能力，它們在科學(xué)的發(fā)明中起過，并且常常起著重要的作用；”凱德沙夫用更鮮明的語言表達：直覺是“發(fā)明思維的一種重要構(gòu)成部分”；“沒有任何一種發(fā)明性行為能離開直覺活動”。愛因斯坦則明確宣稱：“我信任直覺”，“我相信直覺和靈感”。由此看

5、來，物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展與進步過程中都隨著著人類的物理直覺思維活動。直覺思維對科學(xué)發(fā)展和科學(xué)創(chuàng)新起著不可磨滅的作用。 （二）物理直覺思維能力和創(chuàng)新思維的基本過程； 對于創(chuàng)新思維的基本過程，許多科學(xué)家和發(fā)明學(xué)家都提出了不同的模式，其中比較有影響的和有代表性的是約瑟夫·沃拉斯提出的四階段理論，重要內(nèi)容可用如下的框圖表達： 準備 沉思 啟迪 求證 （直覺思維） 1、準備階段：就是發(fā)明者做好一切準備工作。用較自由的方式去思考，收集材料，進行摸索，聽取建議，讓思想漫游； 2、沉思階段：

6、指在準備階段與啟迪階段之間所經(jīng)歷的一段時期；在此階段，本來所收集到的資料按照一種我們所不懂得，或很少意識到，或意識不到的方式進行著一種內(nèi)在的加工和組織。 3、啟迪階段：這一階段發(fā)生在發(fā)明者抓住解決問題的契機這一時刻，絕大多數(shù)時候它是一種忽然產(chǎn)生的直覺、頓悟；也是說，這一階段是創(chuàng)新思維基本過程中直覺思維起重要作用階段。 4、求證階段：這一階段是對啟迪階段所得成果的檢查，以便通過發(fā)明者的評價而得到確認。 我們回憶一下物理學(xué)史，的確深深體會到，許多出名物理學(xué)家的出名創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)，都跟這一四階段理論是相符的。例如：愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對論的準備階段可追溯到她16歲（1895年）在瑞士阿勞上中學(xué)時無意

7、中想到的一種光速問題：如果我以真空中的光速追隨一條光線運動將是什么樣子？她在這后來的十年中，也始終未放棄對這個問題的思考，沉思階段達之久。直到19，當(dāng)她考慮屆時間概念時，忽然覺得縈回在頭腦中十年的這個問題也許解決了，這時她只用了五周的時間就完畢了狹義相對論的奠基工作。這一過程中，時間概念帶給愛因斯坦的直覺啟發(fā)是創(chuàng)立狹義相對論的核心。 又如：出名物理學(xué)家法拉第在18受奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的啟發(fā)，選擇了“磁生電”的發(fā)明性的研究課題，她也曾不知疲倦地持續(xù)工作近十年去尋找答案。但最后是在她休息了一種假日回到實驗室之后，一種偶爾的機遇，使她發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并抓住這一線索，總結(jié)出電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律。

8、 由此可見，啟迪階段中的直覺思維過程是創(chuàng)導(dǎo)致功的核心，它在思想上忽然閃出一道光輝，而將朦朧的烏云驅(qū)散，有人稱之為直覺的躍進?？茖W(xué)創(chuàng)新過程中的每一次重大進展，都包具有某些非理性、非邏輯的、直覺的因素。物理直覺思維是創(chuàng)新思維過程的重要構(gòu)成部分，是創(chuàng)新思維能力的核心。培養(yǎng)創(chuàng)新能力必須著意物理直覺思維。 二、對學(xué)習(xí)物理過程中的直覺思維與創(chuàng)新能力的理解； （一）學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中的直覺思維： １．直覺思維在學(xué)習(xí)物理過程中的重要性： 學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中解決摸索性的物理問題，與科學(xué)家發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，從結(jié)識過程上看是頗為相似的。她們要結(jié)識的知識對她們各自來說都是未知的，都必須運用她們已有的知識去

9、摸索未知的領(lǐng)域，在摸索中都會遇到種種困難，因此也都需要有摸索精神，都需要有發(fā)明性思維。 在學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過程中，某一物理概念的建立，某一物理規(guī)律的得出，某一物理問題的解決，對此前從未涉足過這一領(lǐng)域的學(xué)生而言，都是了不起的創(chuàng)新過程。在這些過程中，當(dāng)學(xué)生積累了一定量的感性結(jié)識，通過了一定期間的邏輯推理和分析后，某一時刻的直覺和頓悟成了建立物理概念，解決物理問題的核心。在教學(xué)過程中，有時我們教師對某一概念、規(guī)律和事實還沒有解釋完畢，或某一題目剛呈現(xiàn)出來，學(xué)生就說會了、懂了，由于結(jié)論、成果或答案已通過學(xué)生的直覺思維過程而鑒別出來了。因此，和科學(xué)發(fā)現(xiàn)，科學(xué)創(chuàng)新的過程同樣，直覺思維在學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過程中

10、同樣起著非常重要的作用。 ２．直覺思維在學(xué)習(xí)物理過程中還沒有引起足夠的注重； 現(xiàn)代腦科學(xué)的研究表白，大腦分為左、右兩個半球，通過腦橋的大量神經(jīng)纖維連接起來。人腦的左半球重要是抽象思維、象征性關(guān)系和對象細節(jié)的邏輯分析，它的功能是以分析為主的邏輯思維，具有理性結(jié)識的功能。人腦的右半球與知覺和空間有關(guān)，具有形象、直觀、整體思維的作用。回憶我們老式的物理教學(xué)，開始只是注重知識的傳授，注重課本上的理論知識；后來，國內(nèi)的物理教育開始注重能力的培養(yǎng)，但重要是邏輯思維能力的培養(yǎng)。直至今日在物理教學(xué)中的智力開發(fā)，還是著重于大腦左半球，即以邏輯思維、聚合思維的智力開發(fā)為重點，而對發(fā)展創(chuàng)新思維至關(guān)重要的右半球

11、的機能開發(fā)還遠遠不夠。 例如在學(xué)習(xí)物理過程中，常有某些思維活躍而跳躍的學(xué)生喜歡應(yīng)用直覺思維進行猜想，有時喜歡“跟著感覺走”。其實，直覺猜想是直覺思維的一種重要形式，牛頓曾經(jīng)這樣說過：“沒有大膽的猜想，就作不出偉大的發(fā)現(xiàn)?！钡?，這樣的學(xué)生往往得不到物理教師的認同；甚至有些時候還會把這些學(xué)生和“偷懶”聯(lián)系起來。我們物理教師在更多的時候注重的是知識的系統(tǒng)性和邏輯推理的嚴密性，因此往往不喜歡這種思維跳躍的學(xué)生，而偏愛循規(guī)蹈矩一步一步向前的學(xué)生。 可見，直覺思維在學(xué)習(xí)物理過程中還遠遠沒有得到師生雙方的注重。要在物理教學(xué)中培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的物理發(fā)明思維，就絕不能忽視開發(fā)右半球的直觀思維、直覺整體思維。

12、應(yīng)當(dāng)把兩個腦半球的作用統(tǒng)一起來，在老式的注重物理邏輯思維培養(yǎng)的同步，也著意發(fā)展學(xué)生的直覺思維能力。 （二）對學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中創(chuàng)新思維的理解： １．學(xué)習(xí)物理過程中的創(chuàng)新思維： 盡管學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的過程和物理學(xué)家研究物理問題的過程是相似的，但我們不也許也沒有必要規(guī)定每一位學(xué)生在學(xué)習(xí)的階段就作出類似狹義相對論和量子力學(xué)這樣的偉大發(fā)明和發(fā)現(xiàn)。出名教育家劉佛年先生曾提出：“學(xué)生只要在學(xué)習(xí)過程中，有點新思想、新意思、新觀念、新設(shè)計、新意圖、新做法、新措施等，都可稱得上發(fā)明。” 的確，對學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)物理過程中的創(chuàng)新思維也只能是“初級階段”的，是一種“虛擬創(chuàng)新”，即對學(xué)生本人來說是前所未有的

13、，是創(chuàng)新的過程，但不一定波及社會和科學(xué)價值的發(fā)明思維。如學(xué)生通過學(xué)習(xí)形成某一概念，建立某一物理規(guī)律，或在解決實際物理問題中，運用了某種新的措施等都可以稱為創(chuàng)新。如果我們可以這樣去理解，那么，培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維能力就再也不是一句標語，也不是一種高不可攀的憑空設(shè)想，而是完全可以在物理教學(xué)中扎夯實實、認認真真做好的。 ２．學(xué)習(xí)過程中創(chuàng)新思維的基本過程和直覺思維的關(guān)系： 按照前面總結(jié)的約瑟夫?沃拉斯提出的有關(guān)創(chuàng)新思維基本過程的四階段理論，并參照其她科學(xué)家和發(fā)明學(xué)家對創(chuàng)新思維過程的分析，結(jié)合筆者的教學(xué)實踐，對學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中創(chuàng)新思維基本過程的分析作了如下的嘗試：

14、 錯 誤 對的 預(yù)備過程 醞釀過程 直覺過程 驗證過程 創(chuàng)新成果 （１）預(yù)備過程：指學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、聽課或練習(xí)的過程，在這一過程中，學(xué)生故意識地收集信息，挑選資料，積累有關(guān)物理概念或規(guī)律的感性材料；通過摸索發(fā)現(xiàn)問題或確立目的，也通過了一定邏輯思維過程，但不一定能得出成果； （２）醞釀過程：這一過程重要以無意識或潛意識的方

15、式對收集到的資料進行加工和組織； （３）直覺過程：通過直覺判斷、直覺想象和直覺啟發(fā)得出結(jié)論、構(gòu)思或假說； （４）驗證過程：直覺過程所得的假設(shè)、結(jié)論等不通過驗證，只是一種設(shè)想。只有通過了驗證，才干成為科學(xué)的真理。驗證過程重要是通過邏輯推理進行理論論證或通過實驗進行驗證。若成果錯誤，則返回前述過程。若成果對的，則形成對的的物理概念，建立對的的物理理論，即得出了創(chuàng)新的成果。 因此，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，物理直覺思維也是創(chuàng)新思維基本過程的重要構(gòu)成部分，我們只有著意直覺思維，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中把直覺思維和邏輯論證結(jié)合起來，才干更好地培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 三．物理直覺思維能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練： 綜上所述，

16、物理直覺思維對學(xué)生創(chuàng)新思維過程起著非常重要的作用；但是，直覺思維具有突發(fā)性和奔騰性，它的前半期是在下意識的層次中進行的，而不是人們意識到的，自覺進行的思維活動；通過潛意識（下意識）的思考之后，某些知識經(jīng)驗之間的溝通，往往是忽然發(fā)生、瞬間完畢的，正如那些思維跳躍的學(xué)生自己所講的是“靈光一閃”。在教學(xué)過程中，若要抓住學(xué)生的這些“一瞬間的閃光”，引導(dǎo)她們按照創(chuàng)新思維的基本過程進行，就必須有具體的方略對學(xué)生的直覺思維進行培養(yǎng)和訓(xùn)練。 １． 營造一種和諧、融洽的課堂氛圍和平等的師生關(guān)系。 這是在教學(xué)過程中培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生直覺思維的最重要的一點。如果我們教師給學(xué)生的是一種“無法親近、高高在上”的感覺，那

17、么，雖然學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中得出了某些直覺判斷、直覺想象或直覺猜想，她也不敢告訴我們，固然無法對學(xué)生的直覺思維進行培養(yǎng)和訓(xùn)練。筆者所任教的前幾屆學(xué)生中，關(guān)系始終都很融洽，不僅課后師生能快樂地交談、聊天；雖然在課堂上，學(xué)生有什么想法或問題，也樂意舉手。筆者也特旨在每一節(jié)課前５－１０分鐘安排一位學(xué)生到講臺前談某些對學(xué)過的物理概念、規(guī)律或措施的體會，甚至刊登某些對筆者教法的見解。正因如此，筆者才有幸能理解許多學(xué)生直覺思維產(chǎn)生的“奇怪”的想法，有時也是“絕妙”的想法；才有機會對學(xué)生的這些直覺思維的產(chǎn)物進行合理的引導(dǎo)、培養(yǎng)和訓(xùn)練。 ２．在教學(xué)中，鼓勵啟發(fā)學(xué)生敢于和藹于應(yīng)用直覺思維： 這一點，可通過下列幾

18、條具體途徑實行： （１）多簡介物理學(xué)家運用直覺思維的實例；使學(xué)生理解，從物理學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展來看，它的每一次重大革新與發(fā)展都離不開直覺思維；使學(xué)生理解，直覺思維跟邏輯思維同樣是科學(xué)研究和創(chuàng)新過程中的一種重要思維過程；使學(xué)生從主觀上注重直覺思維。 （２）樹立學(xué)生的自信心，引導(dǎo)學(xué)生敢于運用直覺，對的看待直覺思維結(jié)論的錯誤；我們在教學(xué)過程中體會到，學(xué)生在直覺思維過程中產(chǎn)生的想法有許多是錯誤的，當(dāng)她多次看到自己的結(jié)論錯誤時，往往會失去信心，這時對的看待直覺思維結(jié)論的錯誤顯得特別重要。偉大的物理學(xué)家法拉第曾說：“世人何嘗懂得，在那些通過科學(xué)研究工作者頭腦的思想和理論當(dāng)中，有多少被她自己嚴格的批判、非難

19、的考察，而默默地、隱蔽地扼殺了，就是最有成就的科學(xué)家，她們得以實現(xiàn)的建議、但愿、愿望以及初步結(jié)論，也不到十分之一?！背雒茖W(xué)家尚且如此，何況學(xué)生呢！因此，要鼓勵學(xué)生大膽應(yīng)用直覺思維，容許學(xué)生在直覺思維過程中出錯誤，切不可一出錯誤就予以譴責(zé)，壓抑學(xué)生的積極性。 （３）直覺猜想、直覺假設(shè)都是直覺思維的形式，要鼓勵學(xué)生敢于大膽發(fā)問，提出自己的見解，鼓勵學(xué)生不受形式邏輯的約束而自由地進行思考，涉及大膽的猜想和設(shè)想；讓學(xué)生結(jié)識到，無論是科學(xué)活動還是學(xué)習(xí)活動都需要運用直覺思維的猜想與設(shè)想。出名心理學(xué)家布魯納也覺得：“應(yīng)當(dāng)給學(xué)生一定的訓(xùn)練，使之認清猜想的合理性?！蔽锢韺W(xué)家?？嗽苯拥刂赋觯骸皞ゴ蟮模约安?/p>

20、僅是偉大的發(fā)現(xiàn)，都不是按邏輯的法則發(fā)現(xiàn)的，而都是由猜想得來的。換句話說，大都是憑發(fā)明性的直覺得來的?！崩纾号ｎD根據(jù)蘋果落地的事實，猜想到萬有引力的存在，通過嚴格的邏輯推理和觀測實驗，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律；法拉第根據(jù)電生磁的現(xiàn)象，提出了磁也能生電的猜想，通過大量的實驗研究，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象等等。 ３．在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生理解通過直覺思維產(chǎn)生的猜想和假設(shè)需要通過理論的論證或?qū)嶒灥臋z查； 直覺猜想不是無根據(jù)的胡猜亂想。要讓學(xué)生懂得假設(shè)、猜想只有通過了檢查，才干成為科學(xué)的真理。引導(dǎo)學(xué)生的直覺思維沿著： 預(yù)備過程 醞釀過程 直覺過程 驗證過程 這樣的創(chuàng)

21、新思維基本過程進行下去，啟發(fā)、誘導(dǎo)她們不斷修正猜想、修正設(shè)想，得出對的的結(jié)論，并且從中獲得教益。 只要我們在物理教學(xué)中保持老式的邏輯思維能力培養(yǎng)的同步，注意到物理直覺思維的重要性，使兩者統(tǒng)一、協(xié)調(diào)起來，更好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的物理創(chuàng)新能力，并以此為基本，向更高檔的創(chuàng)新思維層次躍進，就完全有也許培養(yǎng)出社會主義建設(shè)所需要的創(chuàng)新型、開拓型的人才，培養(yǎng)出中國的牛頓、居里夫人與愛因斯坦。 參照文獻： １．《教育過程》 布魯納 文化教育出版社 ２．《愛因斯坦文集》 許良英等編譯 商務(wù) 印書館 ３．《科學(xué)研究的藝術(shù)》 貝佛里奇著 科學(xué)出版社 ４．《重要物理概念的形成與發(fā)展》 喬際平 劉甲珉編著 河北教育出版社 ５．《現(xiàn)代教育思想》 吳紫彥 吳重光編 廣東教育出版社 ６．《物理學(xué)史》 郭奕玲 沈慧君著 清華大學(xué)出版社 ７．《物理教育學(xué)》 宓子宏主編 浙江教育出版社 ８．《心理學(xué)教程》 邵宗杰編 浙江教育出版社