學習物理時應關注的幾種重要思維

柳格彬

在新課改理念下，學生的物理成績并不能得到顯著提高，雖然說這在一定程度上歸咎于學校的教學模式，但不可否認的是，學生在物理學習過程中沒有形成一個良好的思維習慣是其中最根本的原因.筆者近來研讀了一些物理學史，發現有幾種思維方式，對于教師思考物理教學問題，學生學習物理知識大有裨益.

1 形象思維

詩人寫詩，畫家作畫，需要形象思維，這一點沒有人懷疑.但是，物理學家在運用抽象思維的同時，也需要形象思維，卻不是人人都明白的.

形象思維在古代的科學家那里，早已有之.莊子的“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”，是形象思維；古希臘哲學家德謨克利特說原子是構成世界萬物的最小“磚塊”，也是形象思維.

原子模型的建立過程中，形象思維就發揮了很重要的作用.1877年，英國物理學家湯姆遜經過科學的抽象，發現電子，了解到原子是由原子核和電子組成的.但是原子核和電子看不見，摸不著.他們究竟是以什么樣的方式結合在一起的？實驗的手段不能直接解決，科學的抽象方法也不能回答.這時候就需要在思維中形成一種似乎回到了直觀之中的形象.第二年，湯姆遜借助于形象思維的方法，構思出一種西瓜瓤式（又稱葡萄干面包式）的原子模型：西瓜瓤象征著原子內均勻分布的正電荷，西瓜子便是帶負電荷的電子.1944年，日本的長岡半太郎構想出一種圓圈式的原子模型：原子核在中心，電子全部在某一層圓圈上，圍繞核旋轉.1911年英籍澳大利亞科學家盧瑟福，又構想出一種小太陽系的原子模型：原子核在中心，電子像各個行星繞太陽轉一樣，各自在不同的軌道上運轉.

從這里可以看出，在物理研究過程中，如果只有抽象思維的規定性，而無形象思維的形象性，認識不會活躍，不會豐滿，形象的模型越是逼真，抽象思維的概念就越是趨于準確.形象思維是抽象思維的必要補充！

2 動態思維

馬克思主義哲學原理告訴我們，世界是物質的，物質是運動的.其實，作為物質世界在人腦中反映的思維，也應該是動態的，我們要學會用動態思維看問題，學會從運動中把握各種聯系.

就拿電磁感應現象的發現來說，動態思維簡直是功不可沒.安培和法拉第都做過磁生電的實驗，安培失敗，法拉第成功.法拉第開始也跟安培一樣，是將磁鐵靜止地放在線圈中，年復一年地等呀，盼呀，始終看不到電流計的指針有絲毫偏動.盡管電流有磁感應，是電在流動的情況下出現的，但他們都未注意到這一點，都未想到只有在磁棒運動的情況下，線圈上才能產生電流.后來法拉第在一次偶然的機會中，將磁棒從線圈中抽出來，發現電流計的指針擺動了一下，這才恍然大悟.一個動作，法拉第摸索了六年之久！

安培和法拉第六年中的失誤在哪兒呢？根本原因就在于他們都想在靜止中尋找事物之間的聯系，而不懂得從事物的運動中去把握聯系.所以，我們學習物理時，要注重運用動態思維思考問題.比如，在分析波動圖象中某個質點在上一刻或下一刻的運動趨勢時，就一定要在頭腦中讓質點“動”起來，上下坡法、頭頭尾尾法、微平移法、逆波同向法等方法，都很好地運用了動態思維，為解答這一類難題節省了大量的時間.

3 辯證法思維

辯證法思維在社會人文科學領域用途極大，但眾所不知的是，它在物理學領域中，也能夠自由馳騁，給人們帶來意想不到的收獲.

1905年科學巨匠愛因斯坦根據普朗克的量子假說，提出了光量子論，認為光既有波動性，又具有粒子性，即具有波粒二象性.這一理論傳到德布羅意的耳朵里，他馬上把問題倒過來考慮：既然光量子論把過去認為本質上是波的光加以粒子化了，那么，過去認為本質上是粒子的東西，是否也具有波動性呢？他循此前進，于1924年提出了微觀粒子也具有波動性，即具有波粒二象性的假說，并且列出了粒子與波互相聯系的量的關系式.不久，他的假說就被戴維遜、革末等人的實驗所證實，成了一條新的普遍法則.

世界上的萬事萬物都有著兩個相互依存、相互轉化的對立面.可以從那個側面透視到這個側面，也可以從這個側面透視到那個側面；可以由此轉化到彼，也可以由彼轉化到此.而每一次透視和轉化，都將為世界增添精神的和物質的財富.如何用辯證法的思維方式去思考物理問題，這應該成為我們學習物理時的一個自覺行為！

4 殊途同歸思維

很多人都有這樣的生活經歷：生同樣的病，可以吃中藥，可以吃西藥，也可以問診于針灸師，中醫側重從整體求部分，西醫則強調從部分求整體，兩者沿著不同的方向，結果卻都能把病治好，這在醫學上稱為“同病異治”.

其實，這種現象在自然科學領域尤其是物理學領域，也很常見.同樣一批經驗現象，可以用兩種不同的理論來概括，出現不同的科學模式及技術體系.八仙過海，各顯神通，各有各的運載工具，各有各的路徑行蹤，但都能渡過科學的大海，達到成功的彼岸.這種看問題的方式，我們不妨稱之為“殊途同歸”思維.

分析能量守恒的發現過程，我們就能對殊途同歸思維感知一二.在1842年到1847年間，歐洲有四位彼此相隔的科學家——德國醫生出身的青年物理學家邁爾、英國青年業余物理學家焦耳、丹麥科學家柯爾丁、德國軍醫出身的物理學家和生物學家赫爾姆霍茲，先后公開發表了關于能量守恒的論文.四人當中，除了赫爾姆霍茲以外，都是在完全不了解其他人的研究情況下進行的.在他們之前，歐洲已經有卡諾、摩爾、法拉第等八、九位科學家在各自不同的范圍內了解到能量守恒的個別情況.大自然的能量變化方式為什么在同時代被十幾個人分別窺見？美國科學史家托馬斯·S·庫恩分析了他們的著作，發現自從1800年伏打發明電池以后，能量轉化的不同過程相繼涌現：電可生熱，可生光，可電解化學溶液，可生磁，磁又可生電，運動通過摩擦也可以生電，蒸汽機的熱轉化為功，而且都有當量關系……這些新發現，使原來那些彼此分離的知識結成一個聯系網絡.這些知識先是被人們分別單獨地掌握，而后被人們從整體上掌握.不同的研究者各自從不同的能量轉化過程出發，相繼追溯其他能量轉化過程，最后便導致了大體相同的結論.

總之，好的開頭就是成功的一半，而一個科學合理的思維方式，則是好的開頭必不可少的.對于今天剛剛接觸物理學的中學生，要想在物理學的科學天地中自由翱翔，掌握一些好的思維方式至關重要.