淺談大學物理課堂中創新思維的培養

摘 要：大學物理學蘊含著許多創新思維，培養學生的創新思維是適應社會發展的需求，本文通過分析大學物理課堂的特點，提出在課堂中用直觀演示方式培養學生的形象思維、用公式推導方式培養學生抽象思維，用課堂提問和課后討論方式培養學生發散思維。

關鍵詞：大學物理；形象思維；抽象思維；發散思維

Abstract：college Physics contains a lot of innovative thinking，the students creative thinking is the need of adapting to social development， By analyzing the characteristics of college physics class， this paper puts forward the idea of using visual demonstration to train students image thinking in class， and to train students abstract thinking by formula deduction， and to train students divergent thinking by classroom questioning and after-school discussion.

Key words：College Physics； image thinking； abstract thinking； divergent thinking

一、概論

物理學是以研究自然界的物質結構、相會作用、運動規律為對象的一門學科，是人類探索自然規律逐步形成的一門學科，古往今來，物理在社會發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，物理的每一次重大的發現和突破都引發了社會的新方向和新領域，從牛頓力學推動第一次世界工業革命，標志著社會進入機械化時代，到發電機和電動機的發明加快了機械能，電能，光能之間的相互轉化，使人們開啟了電氣化時代，再到19世紀量子理論和相對論的產生，是人們進入信息化時代，當今，物理更是現代科學技術和高科技技術的重要理論基礎[1]。物理研究的內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。物理學對化學、地球、經濟、生物、醫學、天文、甚至經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新思維的體現，創新思維是具有開創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，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，素質的磨礪。

二、正文

怎樣在大學物理課堂上培養學生的創新思維且能用創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：

（一）直觀演示，培養學生的形象思維

物理所分析和研究問題往往很復雜，物理模型對復雜的實際問題進行科學處理，是用一種能發應原物本質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、多回路和非線性的思維方式，可以不借助邏輯程序和經驗積累而透過事物的表象，洞察到事物深層狀態和本質的思維活動形式，為科學方法提供一個清晰的理解，提高科學觀察的效率。形象思維是人的大腦對客觀事物形象規律和特征的反應，是人類通過分析、綜合和現象將存在于人的大腦中的表象加工成新的思維過程。而大學生的形象思維富有創造性，想象是形象思維最重要的形式。大學生處于青春時期，有著超強的想象力，并應用豐富的想象空間有能力參加科研活動，進而培養創新思維。大學物理內容多樣，概念眾多，學生對一些物理現象和規律晦澀難懂。新教學工具和數字技術與網絡的結合是大學物理教學的新技術，為了讓學生直觀科學的了解物理的現象和理論，將演示實驗和現代化教學相結合，大大提高了教學的效率。例如，在講解光的干涉理論時，先用多媒體展示給學生干涉現象，然后可以用計算機程序模擬各種參數變化時對結論的影響，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果，一是引入講解動能和那些因素有關，二是引發學生的興趣，三是學生對問題充滿想象，激發了大家對課堂的期待。經過直觀演示，學生們不僅對物理想象和規律有一定的掌握，而且在演示過程中激發學生的想象思維，是培養學生形象創新思維一種極好的方法。

（二）理論推導，培養學生的抽象思維

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，是對客觀現實進行的間接的和客觀的反應過程，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屬性進行分析綜合和比較的基礎上，對事物本質的抽取，使人們認識進入到抽象的規定。抽象思維是人們透過表面現象在認識客觀規律的基礎上科學的預見事物和現象的發展趨勢。學生在認識大學物理現象的本質，物理的推導起著不可取代的作用。為了讓學生理解更透徹，掌握理論的實質性，推導過程要有板書過程。例如在進行剛體轉動慣量的推導時，首先讓學生理解剛體是多個質點組成的質點系，且質點和質點間距離不變，然后讓同學理解剛體轉動慣量的意義及公式，再次進行數學的推導。再如構建薛定諤方程時，第一要讓學生知道薛定諤方程是解決量子體系狀態隨時間變化的問題，第二根據量子力學中的態疊加原理，薛定諤方程必須是線性的，第三薛定諤方程不是推導出來的，而是根據條件要求構造出來的，第四在構建薛定諤方程時要引入算符知識點，并且在構造完后要用例子驗證說明。

（三）課堂提問和課下討論，培養學生的發散思維

發散思維是讓人們把創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，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揮，在短時間內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，使人們獲得創造性的成果[3]。由于大學物理內容抽象性，有啟發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，提問要調動學生的思維并且引導同學突破難點，提高學生的表達力及思維的活躍性。物理學的應用及其廣泛，物理知識應用的提問，應用已經學習的知識解釋或解決日常生活中的一些問題和現象，學生在感受到學以致用的快樂的同時還能激發學生的發散思維。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，學生們不會解釋，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，學生在解釋生活現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、貓在空中旋轉落在地上的問題，等等有關角動量守恒的問題。學生從一點思維擴散到面思維，最終達到多層次思維。有了課上的引導提問，課下留一些有創新性思維的題目，學生的思緒萬千，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，找出更優質的辦法與方案，并付諸實踐，有了研究、討論和實踐，學生不僅學到了物理的真諦，更是在學習過程中培養了創新思維。

三、總結

創新思維是適應社會發展的需要，大學物理孕育著眾多的創新思維方法，充分利用大學物理課堂培養學生的創新思維，不僅使學生學到了物理知識，而且在學習過程中培養了自身的創新性。

參考文獻：

[1]王少杰，顧杜，王祖源.大學物理學[M].高等教育出版社，2017.

[2]陳吉明.創造學與創新實踐[M].科學出版社，2017.

[3]井永騰.創造學基礎簡明教程[M].哈爾濱工業大學出版社，2017.

作者簡介：唐國艷（1979-），女，漢族，吉林磐石人，碩士，研究方向：原子與分子物理。