根據(jù)大學(xué)物理課程特點(diǎn)訓(xùn)練發(fā)散思維

趙偉力 覃艷艷

摘 要 作為創(chuàng)造性思維的最主要特點(diǎn)，大學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維勢(shì)在必行。文章根據(jù)大學(xué)物理課程的特點(diǎn)，探討了在大學(xué)物理教學(xué)中訓(xùn)練發(fā)散思維的可行性，并通過例子說明了如何在大學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐中加強(qiáng)學(xué)生的發(fā)散思維訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞 大學(xué)物理 發(fā)散思維 教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.06.015

Abstract It is imperative to cultivate the divergent thinking in university teaching. In this paper， the feasibility of training divergent thinking in college physics teaching had been discussed by characters of college physics course. We introduced how to training divergent thinking in college physics teaching through the example.

Key words college physics； divergent thinking； teaching

在科技高速發(fā)展的今天，大學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維勢(shì)在必行，而創(chuàng)造性思維最主要的特點(diǎn)就是發(fā)散思維，它是創(chuàng)造性思維的重要組成部分，也是測(cè)定創(chuàng)新能力的主要標(biāo)志之一。大學(xué)物理是一門理論性、實(shí)踐性、應(yīng)用性極強(qiáng)的課程，它不僅是學(xué)習(xí)專業(yè)課的基礎(chǔ)，而且其完備的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系具有很強(qiáng)的遷移和再生能力，非常適于培養(yǎng)和訓(xùn)練發(fā)散思維。所以，積極發(fā)揮大學(xué)物理課程的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在教學(xué)中有意識(shí)地培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的發(fā)散思維，從而提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，是每個(gè)物理教育工作者不可推卸的責(zé)任。

1 發(fā)散思維的優(yōu)勢(shì)

發(fā)散思維，又稱為擴(kuò)散思維、求異思維，是大腦在思維時(shí)呈現(xiàn)的一種擴(kuò)散狀態(tài)的思維模式，是根據(jù)已有的某一點(diǎn)信息，運(yùn)用已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，通過推測(cè)、想象，不依常規(guī)，尋求變異，從多方面思考問題，以探求解決問題的多種可能性的思維方式。①

發(fā)散思維具有流暢性、變通性和獨(dú)特性三大特點(diǎn)。其中發(fā)散思維的流暢性是指在短時(shí)間內(nèi)就任意給定的發(fā)散源，選出較多的觀念和方案，即對(duì)提出的問題反應(yīng)敏捷，表達(dá)流暢。發(fā)散思維的變通性是指思維能夠觸類旁通，隨機(jī)應(yīng)變，不受消極思維定勢(shì)的影響，能夠提出類別較多的新概念。發(fā)散思維的獨(dú)特性則是指超越固定的、習(xí)慣的認(rèn)知方式，以前所未有的新角度、新觀點(diǎn)去認(rèn)識(shí)事物，提出不為一般人所有的、超乎尋常的新觀念。②顯然，流暢性反映的是發(fā)散思維的速度和數(shù)量特征，不管方案的類別是否單一，追求的是思維方案的數(shù)量和產(chǎn)生這些方案的速度，變通過程則是克服人們頭腦中某種自己設(shè)置的僵化思維框架，按照新的方向來思索問題的過程，使思維沿著不同的方向擴(kuò)散，表現(xiàn)出極其豐富的多樣性和多面性，既有發(fā)散的數(shù)量，同時(shí)又有不同的發(fā)散類別，而獨(dú)特性則更多地表征發(fā)散思維的本質(zhì)，追求發(fā)散結(jié)果的新奇和獨(dú)特，體現(xiàn)了發(fā)散思維的靈魂。發(fā)散思維的這三個(gè)特點(diǎn)分別代表著發(fā)散思維的低、中、高三個(gè)層次，三者既彼此獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)。

發(fā)散思維是由中心向外圍的擴(kuò)散思維過程，這種思維方式不僅有利于克服思維定式的保守性和單向片面性，有利于思維的開放性和廣闊性，更有利于在多種解決問題的方法中獲得最佳路徑。發(fā)散思維最大的優(yōu)勢(shì)就在于可以多方面、多思路地思考問題，盡量拓寬了人的思維極限，對(duì)解放思想、開闊思路、發(fā)現(xiàn)新生事物等都起到了非常重要的作用。

2 大學(xué)物理課程訓(xùn)練發(fā)散思維的可行性

大學(xué)物理課程集思想、方法、實(shí)驗(yàn)于一體，其理論體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜、層次繁多。其中有很多內(nèi)容在中學(xué)已經(jīng)學(xué)習(xí)過，但由于受其他知識(shí)的局限，不能對(duì)問題進(jìn)行深入探討。而在大學(xué)物理的學(xué)習(xí)過程中，由于學(xué)生對(duì)這些內(nèi)容已經(jīng)有了初步的了解和認(rèn)知，所以在使用微積分、矢量運(yùn)算、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程等更高級(jí)的工具使自己的認(rèn)知水平大大提高的同時(shí)，更容易對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行遷移和再生，并且在遷移和再生過程中更易于訓(xùn)練和發(fā)展發(fā)散思維。同時(shí)，大學(xué)物理課程具有與自然、人類生活和生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合緊密的特點(diǎn)，既可以用物理學(xué)知識(shí)解釋相關(guān)自然現(xiàn)象，又可以通過物理學(xué)理論來指導(dǎo)人們的生活和實(shí)踐，這無(wú)形中給各種不同思維方式的培養(yǎng)和訓(xùn)練開辟了廣闊的應(yīng)用空間。在大學(xué)物理教學(xué)中不斷運(yùn)用發(fā)散思維，不但可以幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)內(nèi)容，而且還可以提高突破思維障礙能力和實(shí)踐運(yùn)用能力，使學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力得以提高。

3 大學(xué)物理教學(xué)中發(fā)散思維訓(xùn)練的實(shí)施

在大學(xué)物理教學(xué)過程中訓(xùn)練發(fā)散思維究竟“發(fā)散”什么？怎么“發(fā)散”？簡(jiǎn)單一句話，就是“一物多用”“一法多用”“一題多解”“一題多變”。具體做法就是每做一件事情后都再問一句“還能干什么”或者“還能怎么做”。

3.1 針對(duì)概念和規(guī)律

大學(xué)物理中涉及到了很多具有某些相似特點(diǎn)或?qū)傩缘母拍詈鸵?guī)律，比如：速度、加速度與角速度、角加速度，牛頓第二定律與剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)定律，電場(chǎng)的高斯定理、環(huán)路定理與磁場(chǎng)的高斯定理、安培環(huán)路定理，電場(chǎng)能量與磁場(chǎng)能量，等傾干涉與等厚干涉，單縫衍射與圓孔衍射等等，對(duì)于這樣的教學(xué)內(nèi)容，我們不是直接灌輸式的講授，而是引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)前面掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)展開聯(lián)想，通過推測(cè)、想象、分析和探索得出后面要學(xué)習(xí)的知識(shí)。教學(xué)中不僅重視基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的傳授，同時(shí)不忘知識(shí)體系中所蘊(yùn)涵的物理思想方法。在這種既有類比又有聯(lián)想和推測(cè)的學(xué)習(xí)過程中，讓學(xué)生的思維流暢和活躍起來，觸類旁通，學(xué)會(huì)“一物多用”“一法多用”。

3.2 針對(duì)習(xí)題

習(xí)題解算是大學(xué)物理教學(xué)中必不可少的重要組成部分，從題設(shè)條件、推理過程、解題方法，到最終的結(jié)果、結(jié)論或討論，甚至包括題后的反思和回顧過程，處處都可以進(jìn)行發(fā)散思維的訓(xùn)練。例如：機(jī)械波一章中由波形圖來建立平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程問題，通常的做法是給出 = 0時(shí)刻的波形圖，并由此得到原點(diǎn)的振動(dòng)方程 = （ + ），再根據(jù)所得到的原點(diǎn)的振動(dòng)方程寫出平面簡(jiǎn)諧波波動(dòng)方程的標(biāo)準(zhǔn)形式 = （ ？ + ），其中，若平面簡(jiǎn)諧波沿軸正方向傳播式中取負(fù)號(hào)；若平面簡(jiǎn)諧波沿軸負(fù)方向傳播則式中取正號(hào)。③針對(duì)題給條件 = 0，我們會(huì)讓學(xué)生思考“除了 = 0時(shí)刻，還能換成什么條件”，學(xué)生自然想到 = 的情況。我們接著會(huì)問“換成 = （<）時(shí)刻的波形圖，又該如何確定波動(dòng)方程”。針對(duì)問題的推理解算過程，通常學(xué)生習(xí)慣于按照教材中例題展示的波形平移法或旋轉(zhuǎn)矢量法來獲得原點(diǎn)的振動(dòng)方程，這時(shí)我們會(huì)問 “除了上述方法還能怎么做”，并啟發(fā)學(xué)生積極思考，最后得到相位傳遞和原點(diǎn)相位逆推方法來解決上述問題。在對(duì)題目進(jìn)行討論時(shí)，我們把前面幾種分析方法都一一擺出來，然后會(huì)再問學(xué)生“還有沒有其它方法”，綜合歸納最終又得出公式法。通過對(duì)習(xí)題進(jìn)行“一題多變”“一題多解”，在不斷的提問和思考當(dāng)中使其思維靈活起來，不拘泥于狹隘的解題思路，從多個(gè)方面、多個(gè)角度去認(rèn)識(shí)事物。

3.3 針對(duì)理論應(yīng)用

在理論的實(shí)際應(yīng)用中，我們通過不斷增加信息間的相互作用來增強(qiáng)學(xué)生的感知力和洞察力，在收斂思維的參與下著重訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維能力。例如：牛頓定律部分的主要內(nèi)容牛頓三個(gè)定律以及與之相關(guān)的概念在中學(xué)物理中都學(xué)習(xí)過，學(xué)生已經(jīng)初步掌握了這部分的知識(shí)點(diǎn)。于是我們事先將查找實(shí)際生活中相關(guān)的應(yīng)用研究布置為作業(yè)，很多學(xué)生都找到了研究鉛球、鐵餅等拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的文獻(xiàn)資料，隨后提問“除了文獻(xiàn)報(bào)道的這些應(yīng)用外還能干什么”。有人聯(lián)想到了雨滴、冰雹下落問題，有人聯(lián)想到了裝備投放問題，有人聯(lián)想到了船舶靠泊過程中的撇纜問題等等……通過教師和學(xué)生共同參與的分析比較過程，最終我們選擇了和學(xué)生專業(yè)相關(guān)的船舶靠泊過程撇纜問題作為下一步的研究對(duì)象，待學(xué)生查閱完撇纜問題相關(guān)文獻(xiàn)后再次提出問題“除了文獻(xiàn)報(bào)道的這些研究?jī)?nèi)容還能深入研究些什么情況”，有的學(xué)生提出相關(guān)文獻(xiàn)都僅考慮了重力，沒有考慮空氣阻力，于是針對(duì)運(yùn)動(dòng)物體所受的空氣阻力再一次查閱文獻(xiàn)，得知空氣阻力是拋投物體運(yùn)動(dòng)的重要影響因素，其具體形式與空氣密度及物體的速度、形狀等有關(guān)，在撇纜頭常規(guī)運(yùn)動(dòng)速度的情況下，假設(shè)空氣密度均勻，則空氣阻力近似與撇纜頭飛行速度一次方成正比。之后回歸教材，根據(jù)牛頓定律推導(dǎo)出撇纜頭的運(yùn)動(dòng)方程，此時(shí)注意要嚴(yán)格、系統(tǒng)、全面地把握好知識(shí)點(diǎn)。接下來找一些有興趣和能力的同學(xué)進(jìn)行合作，對(duì)問題進(jìn)行深入研究，利用MATLAB對(duì)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行仿真模擬，最終獲得比較完美的答案。在應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的過程中，不僅培養(yǎng)和發(fā)展了學(xué)生的發(fā)散思維能力，還使學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂趣和價(jià)值。而且在實(shí)際操作中，往往有學(xué)生能另辟蹊徑，以嶄新的視角認(rèn)識(shí)事物，體現(xiàn)出發(fā)散思維的獨(dú)特性。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上是我們?cè)诖髮W(xué)物理教學(xué)中訓(xùn)練發(fā)散思維的一些做法和體會(huì)。培養(yǎng)思維能力貴在持之以恒，每個(gè)高校教師都應(yīng)在引領(lǐng)學(xué)生全面理解和掌握知識(shí)的同時(shí)，注重培養(yǎng)其思維的敏捷性、靈活性和創(chuàng)造性，以利于提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

注釋

① 王如平.創(chuàng)造性思維的開發(fā)與培養(yǎng)[M].北京：光明日?qǐng)?bào)出版社，2012.

② 遼寧省普通高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育指導(dǎo)委員會(huì)編著.創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新方法[M].北京：高等教育出版社，2013.

③ 周茂堂.大學(xué)物理（第一冊(cè)）[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2001.