徐定军+物理教学中科学思维能力模式的培养（福建省基础教育教材教法研究2021）

2020 年福建省教育学会学术论文；入选《福建省基础教育教材（教法研究）》海峡文艺出版社，2021年12月出版

物理教学中科学思维能力模式的培养

福建宏翔高级中学   徐定军（355100）

摘要：

定势思维是人们在掌握固有知识的前提下循规蹈矩的固定的思雄方式；发散思维则是定势思维的深化与飞跃。前者与后者的关系是从已知到未知，从求同思维到求异思维的推进过程。在世纪之交的今天，我们的物理教学应该培养有思维头脑的创造型人才，这就要求既要培养学生形成定势思维，又要交给学生开启发散性思维的钥匙，并诱导其再辐合，再发散，达到螺旋式上升的目的。

关键词

定势思维   发散思维   辐合

科学思维是人脑对客观事物间接的、概括的正确反应，它是以表象、概念、判断、推理形式反映客观世界的能动过程。

在今天的物理教学中，学生科学思维能力的培养显得十分重要。爱因斯坦在《论教育》中曾指出：“学校的目的应当是培养独立工作和独立思考的人”。如何独立工作？如何独立思维？这就要求我们在教学中，要培养学生会思维、能思维、积极的思维，科学的思维。为达到这一目的，物理教学中就要注意学生科学思维能力的培养，其具体的模式为：先形成定势思维，再利用定势思维的积极性，克服其消极性，形成发散性思维，最后发散思维的再辐合使思维活动进一步深化，循环往复，螺旋式上升。

一、定势思维的形成

1.定势思维是指人们长期的一种习惯的思维方式，它使人们以较固定的思路和习惯去分析和研究问题，以较固定的方式去考虑和解决问题。它包括着三层含意，即思维的方向性、思维的目的性、思维的程序性。

2.定势思维的形成。定势思维有助于学生对解决的问题作出迅速的反应，并对问题做到较清楚的认识和理解(方向明确)，同时为解决该问题提供一个程序(步骤清楚)，使学生有可能按程序将其解决(目的性强)。

一般在新课教学时，就要设法让学生形成定势思维。例如，在解答高中物理匀速圆周运动问题时，先确定作匀速圆周运动的研究对象，并找出其运动轨道的圆心；再分析对象所受到的力，作出受力图：再将各个力合成，其合力必定指向圆心，即作为向心力。列出动力学方程 或 ，或者将这些力进行正交分解，则沿着向心加速度方向的各分力的合力，即作为向心力；得方程 或 ；垂直于向心加速度方向的各分力的合力一定平衡，得方程：。

例如：质量为m的汽车以速度v驶过曲率半径为R的凸形桥顶部时，桥顶所受的压力为多大?在什么条件下这压力等于零?该车以同样的速度驶过曲率半径为R的凹形隧道底部时，底部所受的压力为多大?在什么条件下力为车重的2倍?

解：以汽车为研究对象，所作圆周运动的圆心在桥顶下方R处，作汽车的受力图，重力和弹力的合力必竖直向下作为向心力，列动力学方程：

mg-N=/R

∴N=mg-/R

车对桥压力的大小N′=N，故桥顶所受压力必小于车重，且车速越大，压力越小。

当车对桥压力为零时，桥对车的弹力也为零，即N=0，故有：

mg=/R

得v=

汽车过凹形隧道底部时，所作周运动的圆心在底部上方R处，作汽车受力图，重力和弹力的合力必竖直向上作为向心力。

列出动力学方程：

N-mg=/R

∴N=mg+/R   

车对桥压力的大小N′=N，故遂道底部所受的压力大于车重，且车速越大，压力越大。

当压力N′=2mg时，对车弹力N也为2mg，故有：

2mg-mg=

得V=

又如在楞次定律教学后，就要帮助学生建立应用楞次定律判断感应电流方向的定势思维：先画出回路内原磁场的方向；再判断原磁场是增加还是减少；然后根据楞次定律中的“阻碍”作用，确定感应电流磁场的方向；最后利用安培定则定出感应电流的方向。

有了这一套程序，虽不能解决所有类似的问题，但学生有了初步的思考方向和一般的解题方法，可最大限度地消除“不会动笔”现象，这对学生学习、教师教学都有一定的好处。由此可见，定势思维有其内含的积极因素，对此，我们应有充分的认识。因此，教学中(尤其在新课教学中)要充分利用这一积极因素，从而有效地提高教学质量。

当然要注意定势思维不同于简单模仿加记忆，它应是在教师辅导下，学生经自己的努力及思考而总结出来的解决这一类问题的思考规律，它对我们学习新知识有很大的帮助。但物理问题浩如烟海，变化万干，仅仅利用定势思维去解决已变化了的问题明显是不可取的。

例如，当闭合导体的一部分进入匀强磁场中切害磁力线运动时，导体中就能产生感应电流(定势)，若当闭合导体的全部都已进匀强磁场时，还认为导体中有感应电流(定势)，那就错了。此例说明了在教学中充分利用定势思维的积极性的同时，还要清楚地认识到其消极因素的存在性。

3.定势思维惰性的克服。物理教学中，当学生对所传授的知识有了较好的认识和掌握，同时已形成定势思维之后，并不能满足于现状，否则，不仅会造堵一种“墨守成规”、“因循守旧”、“死硬套”的思维方式，而且极易出错。

例如把牛顿运动定律运用在宏观物体作低速运动时是正确的，若解题时采用定势思维，当物体速度增加到接近光速时还认为适用，那就会出错。又如天平是根据两力矩平衡原理设计的，如果定势地认为天平是测量重力的仪器，那就错了。

可见，定势思维发展到一定程度，就应向更高层次——发散思维过渡，否则就会产生消极作用。

二、定势思维向发散思维的过渡

美国心理学家吉尔福特认为，发散性思维是一种不依常规寻求变异，从多方面探求答案的思维形式，也就是指一个问题可能有多种答案，则以这个问题为中心，从不同角度、不同途径去寻求各种答案，故又称求异思维。

物理教学中，一定要认真培养学生这一思维能力，才能为四化建设培养出合格的、有创造性的建设者。因此，定势思维的形成并不是我们教学的最终目的，而是我们为达到这一目的所采用的一个步骤，培养并形成发散性思维才是我们教学的目的之一，这就要求我们在教学中，要把握时机，适时地实现由定势思维向发散思维的过渡，并通过复习课(小结课)进行练习巩固。

发散性思维是一种高层次的思维形式，其形成并非一朝一夕可以完成。它既需要一个由熟到巧的过程，又要教师的不断培养。因此，教学中，在已形成的定势思维的基础上，注意培养学生的新奇感，多来几个假设，多问几个为什么，提供一题多解，一题多变，达到举一反三，触类旁通之境界。

例如：小球以15米/秒的速率由斜面底端向上运动，经过一秒钟到达斜面上某一Ａ点，其速率减少了一半。当小球再次回到Ａ点时，速率变为2.5米/秒，求斜面的倾角和斜面与小球之间的摩擦系数。

此题可运用牛顿第二定律解得=30°，p=/6。也可运用动能定理得到结果，亦可运用动量定理求得答案。

三、定势思维与发散思维的辩证关系

定势思维与发散思维是思维过程的两个不同阶段，定势思维是发散思维的基础，二者相互依存，相互促进，相互渗透，是辩证统一的。

具体教学中，每单元新授内容应注意培养引导学生形成定势思维，同时随着教学内容的深入，要注意渗透发散思维的方式，到复习或小结单元内容时，实现“质变”，即突破定势思维形成发散思维。

当然，思维过程中，定势思维发展到什么时候重点就会转向发散思维，这还是一个值得探讨的问题，过早会基础不牢固造成“欲速则不达”之恶果，过迟又会产生思维惰性而引起过大的消极作用。

物理教学中，不仅要提倡学生积极进行发散性思维，而且要注意其再辐合，即对发散思维提出的多种假设、多种解法、多种变化在比较与评价的基础上进行选择，通过对其的分析、研究，去粗取精，使其思维活动的目的性更强，方向性更明确，从而使思维能力得以加强和提高，并达到螺旋上升之目的。