大学物理教学中的思维方法培养＊

刘亚慧

（安徽理工大学理学院 安徽 淮南 2320 01 ）

物理学是关于自然界最基本形态的科学，主要研究物质的结构和相互作用以及物质的运动．物理学是一切自然学科的基础，在自然学科中占有核心的地位．在学习物理的过程中，选取恰当的思维方法显得极其重要，思维就是力量！多种多样思维方法，对于认识丰富多彩的物理世界具有很大的作用［1］．在这里就物理学习中的几种思维方法进行简单的研究讨论．

1 创造性思维

创造性思维是一种多层次开放性的思维形式，它是联想思维、立体思维、直观思维、形象思维等多种思维形式的结合，它的两个优点是新颖性和独创性．创造性思维可以使人们不断地发现和认识新事物、新理论，创造新概念，更新技术，发明新设备、新方法，创作新作品等．物理中的创造性思维分为两种．一是在已有物理知识的基础上，创造出新的知识和形象．例如，牛顿提出的万有引力定律、开普勒的三大定律、麦克斯韦速率分布定律等，这些都是在前人经验的基础上通过总结、观察、实验、计算、创新得来的．牛顿曾经说过，我的成功是站在巨人肩膀上的．可见，创造性思维是在先辈不断努力和奋斗中发展起来的．二是突破已有的物理知识，提出新的观念和理论．如爱因斯坦的“相对论”使宇宙摆脱了纯粹的猜想思辨，进入了现代科学领域［2］．哥白尼的“日心说”就是对旧的宗教统治和理论的一种大胆挑战．创造性思维的过程就是进行一种探索性的劳动过程，不因循守旧，善于创新，并且进行独创性的组合．

在大学物理教学过程中，创造性思维可以改变教师的教育方式，启发学生思考问题，提高学生解决问题的能力．让学生从实验中观察到物理的本质，提高他们逻辑思维能力．例如，在讲述法拉第电磁感应定律的时候，让学生先观察几种感应实验，提出问题“为什么在电路中会有电流的出现”，让学生进行讨论，学生能从实验中发现线圈中的磁通量改变了而产生感应电动势，在闭合回路中就有电流的产生．这种从现象到本质，从实验到理论的教育方式，可以提高学生的探索思维能力及创造性．

创造性思维与一般的思维方式有所不同，它以多种方式看待遇到的问题，并对问题提出多种解决方法，创造性思维可以帮助学生进行发明创造、设计实验和开拓思路．创造性思维不仅对物理的学习和应用具有很大的作用，而且对人们的生产和生活也具有很大帮助．创造性思维是创造力、创新的源泉，是社会进步和人类发展的推动力．

2 逆向思维

逆向思维是一种反其道的思维方式，思维向相反方向进行，从问题的对立面深入地进行探索，树立新思想，创立新形象．这种思维根据的是物理学中的一些可逆性原理，正面考虑问题的时候遇到了麻烦或者问题，可以逆向进行思考和应用．例如，富兰克林发明的避雷针，就是看到了闪电对人类的破坏不好解决，就利用避雷针引来闪电，然后利用导线把雷电泄放掉，以避免闪电对人类的危害．法拉第在奥斯特电流磁效应的启发下，发现了电磁感应定律，电和磁之间可以相互转化．电磁感应定律的发现是对逆向思维的一个成功应用．对于物理问题，尤其是一些特殊问题，从结论往回推，倒过来思考，从求解回到已知条件，或许会使问题简单化．例如，在静电学中求电容C和静电场的能量W 的时候，题目中所给的条件不能直接求出，这时可以从结果入手，分析需要先求哪个量，过程为W→C→U→E，按照这样的顺序必须先求出电场强度E，题目中给的条件可以直接求E．这种解题的过程就属于逆向思维．

逆向思维在大学物理的学习过程中很重要，例如过程上的逆转，气态变液态或液态变气态，电转化为磁或磁转化为电等．逆向思维可以使复杂的问题简单化，转换思路、转换途径轻松地解决学习中遇到的各种问题．物理学中逆向思维能力的培养，对于提高学生的创造性具有很大的意义．

3 发散思维

发散思维又称辐射思维或扩散思维，它表现为思维的积极性、求异性、广阔性、独特性、变通性等特点．如一题多解、一事多写、一物多用、横向类比、跨域转化、触类旁通，使发散思维沿着不同的方面和方向扩散，表现出极其丰富的多样性和多面性．把发散思维应用到物理教学中可以引导学生对问题进行深入地探讨和研究，激发学生对物理学习的兴趣［3］．使教学得以举一反三，提高教学效果．例如，对于物理公式的学习，可以从一个公式中引发很多方面的考虑，比如牛顿第二定律［4］F＝m a，由该公式可知，（1）加速度a与F成正比，与m成反比；（2）F和a同时产生，同时消失，具有瞬时关系；（3）F和a都是矢量，方向一致，满足矢量叠加和分解原理；（4）牛顿第二定律也有一定的适用范围，它适用于惯性系，而且是宏观低速运动的物体．从这个公式可以看出来很多，在这里就先列举这几点，希望可以起到抛砖引玉的作用．在以后学习物理公式的时候，从一个公式要看到这个公式说明了什么问题，具有什么样的性质和它的适用范围，最后，还要看到公式在现实生活中的应用．发散性思维不仅在学习物理公式中用到，而且对于物理实验、物理理论和其他方面的学习也具有很大的帮助．

发散思维可以使学生在学习大学物理的时候思路比较流畅，能在较短的时间里面想到很多相关的知识；思维灵活多变，不受定势约束，能提出新观念、新方法；思维具有超乎寻常的新颖成分，可以培养学生的创新能力．

4 物理模型

物理学习中物理模型的建立也是一种比较重要的思维方式．选择合适的物理模型，对于解决物理问题具有很大的帮助．物理模型不但可以简化问题的难易程度，而且还可以简单、方便地计算出结果．物理模型分为三类，第一类是对实物建立模型，如力学中的质点模型，电学中的点电荷模型，光学中的点光源，分子模型，弹性小球等；第二类是对物质所处的状态建立模型，如热学中的一个平衡态（p，V，T），原子物理中的基态和激发态等状态模型；第三类是对某一个物理过程所建立的模型，如力学中的匀速直线运动和匀变速直线运动及单摆和弹簧振子的简谐运动，热学中的准静态过程、绝热自由膨胀过程和三个等值过程等．建立物理模型有助于对实际问题的理解，每一个模型都有一定的适用范围和条件．在遇到物理问题的时候，首先，应该对问题进行分析考虑；其次，根据物理过程，建立适当的物理模型来简化问题；最后解决问题．

物理模型是一种科学的抽象方法，它必须在一定的条件下才能进行，突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，从而既准确又简明地得到科学结论的方法．人们在研究自然界的过程中，物理模型的建立发挥了巨大的作用，它既是客观事物的代表，又是科学的抽象．它来源于实践，又高于实践．

物理学习中的思维方法还有很多种，例如，归纳法、对比法、分析法、综合法、演绎法等．各种方法之间都是相互联系，相互作用，共同来认识物理这门自然科学的．上面提到的创造性思维、逆向思维、发散思维和物理模型4种思维方法对于物理的学习很重要，有创造社会才会进步，人类才会发展；逆向思维，进行弊端反开发，可以使缺点变为优点，从而出奇制胜；发散思维，从一点或者一个主题出发，可以向四面八方不断扩散，求出它们多种多样的表现形式；物理模型的建立能使抽象的问题形象化、简单化．思维方法的多样化［5］，对于学生学习物理具有很大的帮助，不同的物理知识，应该选择不同的思维方法，学生应该从中择优选取．多样才是存在，多样才是和谐，多样化的物理世界，决定了研究物理学科的多种思维方法．

1 李文庠．探秘物理思维（第1版）．北京：北京科学技术出版社，2002 ．89 ～95

2 （美）爱因斯坦著．相对论（第1版）．周学政，徐有智编译．北京：北京出版社，2007 ．216 ～220

3 （苏联）雅·别莱利曼著．趣味物理学（第1版）．符其珣，腾砥平译．长沙：湖南教育出版社，1999 ．1～5

4 程守洙，江之永 ．普通物理学（第5版）．北京：高等教育出版社，1998 ．57 ～69

5 阎金铎，等．中学物理教学概论（第2版）．北京：高等教育出版社，2003 ．152 ～156