大學(xué)物理創(chuàng)新思維培養(yǎng)
時間:2022-04-16 09:43:54
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摘要:大學(xué)物理學(xué)蘊含著許多創(chuàng)新思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維是適應(yīng)社會發(fā)展的需求,本文通過分析大學(xué)物理課堂的特點,提出在課堂中用直觀演示方式培養(yǎng)學(xué)生的形象思維、用公式推導(dǎo)方式培養(yǎng)學(xué)生抽象思維,用課堂提問和課后討論方式培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維。
關(guān)鍵詞:大學(xué)物理;形象思維;抽象思維;發(fā)散思維
一、概論
物理學(xué)是以研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相會作用、運動規(guī)律為對象的一門學(xué)科,是人類探索自然規(guī)律逐步形成的一門學(xué)科,古往今來,物理在社會發(fā)展和進步中都扮演著重要的角色,最重要是它和生活息息相關(guān),物理的每一次重大的發(fā)現(xiàn)和突破都引發(fā)了社會的新方向和新領(lǐng)域,從牛頓力學(xué)推動第一次世界工業(yè)革命,標(biāo)志著社會進入機械化時代,到發(fā)電機和電動機的發(fā)明加快了機械能,電能,光能之間的相互轉(zhuǎn)化,使人們開啟了電氣化時代,再到19世紀(jì)量子理論和相對論的產(chǎn)生,是人們進入信息化時代,當(dāng)今,物理更是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和高科技技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)[1]。物理研究的內(nèi)容對象從宇宙中的星系、航天、天文到小到肉眼看不到的分子、原子、電子。物理學(xué)對化學(xué)、地球、經(jīng)濟、生物、醫(yī)學(xué)、天文、甚至經(jīng)濟都起到不可磨滅的推動作用[1]。而物理的每次進步和成果都是創(chuàng)新思維的體現(xiàn),創(chuàng)新思維是具有開創(chuàng)意義的一種思維活動,是以感知、記憶、思考和理解等能力為基礎(chǔ),以探索性和求新性的一種高級心理活動,是一種艱苦的腦力勞動。創(chuàng)新思維成果的取得和人們長期的探索、刻骨的專研離不開的,而在思維過程中有不斷是實踐和探索,這又鍛煉了人們的動手能力,素質(zhì)的磨礪。
二、正文
怎樣在大學(xué)物理課堂上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維且能用創(chuàng)新思維解決問題是個非常值得研究的課題,對此有幾點總結(jié):(一)直觀演示,培養(yǎng)學(xué)生的形象思維物理所分析和研究問題往往很復(fù)雜,物理模型對復(fù)雜的實際問題進行科學(xué)處理,是用一種能發(fā)應(yīng)原物本質(zhì)的理想物理過程去描述實際的物理過程。形象思維是一種對途經(jīng)、多回路和非線性的思維方式,可以不借助邏輯程序和經(jīng)驗積累而透過事物的表象,洞察到事物深層狀態(tài)和本質(zhì)的思維活動形式,為科學(xué)方法提供一個清晰的理解,提高科學(xué)觀察的效率。形象思維是人的大腦對客觀事物形象規(guī)律和特征的反應(yīng),是人類通過分析、綜合和現(xiàn)象將存在于人的大腦中的表象加工成新的思維過程。而大學(xué)生的形象思維富有創(chuàng)造性,想象是形象思維最重要的形式。大學(xué)生處于青春時期,有著超強的想象力,并應(yīng)用豐富的想象空間有能力參加科研活動,進而培養(yǎng)創(chuàng)新思維。大學(xué)物理內(nèi)容多樣,概念眾多,學(xué)生對一些物理現(xiàn)象和規(guī)律晦澀難懂。新教學(xué)工具和數(shù)字技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合是大學(xué)物理教學(xué)的新技術(shù),為了讓學(xué)生直觀科學(xué)的了解物理的現(xiàn)象和理論,將演示實驗和現(xiàn)代化教學(xué)相結(jié)合,大大提高了教學(xué)的效率。例如,在講解光的干涉理論時,先用多媒體展示給學(xué)生干涉現(xiàn)象,然后可以用計算機程序模擬各種參數(shù)變化時對結(jié)論的影響,在講動能定理時,提出在落葉飄落的秋天中室外讀書和漫天冰雹在室外看書更喜歡那種感覺,同時在提出問題時用多媒體演示兩種情況的過程和結(jié)果,一是引入講解動能和那些因素有關(guān),二是引發(fā)學(xué)生的興趣,三是學(xué)生對問題充滿想象,激發(fā)了大家對課堂的期待。經(jīng)過直觀演示,學(xué)生們不僅對物理想象和規(guī)律有一定的掌握,而且在演示過程中激發(fā)學(xué)生的想象思維,是培養(yǎng)學(xué)生形象創(chuàng)新思維一種極好的方法。(二)理論推導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維與形象思維相對即是抽象思維,抽象思維是指人們在認識活動中運用概念、判斷、和推理的一種思維形式,是對客觀現(xiàn)實進行的間接的和客觀的反應(yīng)過程,屬于理性認識階段[2]。抽象思維遠遠超出感官感知的知識,它是建立在對事物的本質(zhì)屬性進行分析綜合和比較的基礎(chǔ)上,對事物本質(zhì)的抽取,使人們認識進入到抽象的規(guī)定。抽象思維是人們透過表面現(xiàn)象在認識客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上科學(xué)的預(yù)見事物和現(xiàn)象的發(fā)展趨勢。學(xué)生在認識大學(xué)物理現(xiàn)象的本質(zhì),物理的推導(dǎo)起著不可取代的作用。為了讓學(xué)生理解更透徹,掌握理論的實質(zhì)性,推導(dǎo)過程要有板書過程。例如在進行剛體轉(zhuǎn)動慣量的推導(dǎo)時,首先讓學(xué)生理解剛體是多個質(zhì)點組成的質(zhì)點系,且質(zhì)點和質(zhì)點間距離不變,然后讓同學(xué)理解剛體轉(zhuǎn)動慣量的意義及公式,再次進行數(shù)學(xué)的推導(dǎo)。再如構(gòu)建薛定諤方程時,第一要讓學(xué)生知道薛定諤方程是解決量子體系狀態(tài)隨時間變化的問題,第二根據(jù)量子力學(xué)中的態(tài)疊加原理,薛定諤方程必須是線性的,第三薛定諤方程不是推導(dǎo)出來的,而是根據(jù)條件要求構(gòu)造出來的,第四在構(gòu)建薛定諤方程時要引入算符知識點,并且在構(gòu)造完后要用例子驗證說明。(三)課堂提問和課下討論,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維發(fā)散思維是讓人們把創(chuàng)新思路盡可能擴散出去,多角度、多方面、多層次去尋找問題的本質(zhì),達到超越原有舊的思路、開拓出新的思路、擴大新視野的目的[2]。它具有流暢性、靈活性和獨特性的特點,流暢性是指思維主體的思想自由發(fā)揮,在短時間內(nèi)生成并表達出盡可能多的思維觀念,消化新的思想觀念。靈活性是指人們突破頭腦中的思維框架,從某一新的方向重新思考問題的特點。獨特性即是從前所未有的新角度認識事物,提出超乎尋常的新想法,使人們獲得創(chuàng)造性的成果[3]。由于大學(xué)物理內(nèi)容抽象性,有啟發(fā)性和包容性及條理性的課堂提問是必要的。提問要緊扣要點和講解的目的性,提問要調(diào)動學(xué)生的思維并且引導(dǎo)同學(xué)突破難點,提高學(xué)生的表達力及思維的活躍性。物理學(xué)的應(yīng)用及其廣泛,物理知識應(yīng)用的提問,應(yīng)用已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識解釋或解決日常生活中的一些問題和現(xiàn)象,學(xué)生在感受到學(xué)以致用的快樂的同時還能激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。例如在講角動量守恒知識點前,可以提問花樣滑冰運動員為什么沒有外力的情況下可以加速或減速在原地旋轉(zhuǎn),學(xué)生們不會解釋,進而引出所要講解的知識點,在講完知識點后讓同學(xué)利用這次課的知識來解釋前面提出的問題。課堂效果極好,學(xué)生在解釋生活現(xiàn)象時又掌握了知識點,進而可以提問直升飛機螺旋槳的問題、貓在空中旋轉(zhuǎn)落在地上的問題,等等有關(guān)角動量守恒的問題。學(xué)生從一點思維擴散到面思維,最終達到多層次思維。有了課上的引導(dǎo)提問,課下留一些有創(chuàng)新性思維的題目,學(xué)生的思緒萬千,對一個問題提出很多解決方案,各抒己見,還可就各個方案進行討論,找出更優(yōu)質(zhì)的辦法與方案,并付諸實踐,有了研究、討論和實踐,學(xué)生不僅學(xué)到了物理的真諦,更是在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)了創(chuàng)新思維。
三、總結(jié)
創(chuàng)新思維是適應(yīng)社會發(fā)展的需要,大學(xué)物理孕育著眾多的創(chuàng)新思維方法,充分利用大學(xué)物理課堂培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,不僅使學(xué)生學(xué)到了物理知識,而且在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)了自身的創(chuàng)新性。
參考文獻:
[1]王少杰,顧杜,王祖源.大學(xué)物理學(xué)[M].高等教育出版社,2017.
[2]陳吉明.創(chuàng)造學(xué)與創(chuàng)新實踐[M].科學(xué)出版社,2017.
[3]井永騰.創(chuàng)造學(xué)基礎(chǔ)簡明教程[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2017.
作者:唐國艷 單位:沈陽理工大學(xué)理學(xué)院