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物理教学中 直觉思维及其能力培养策略. 梁 新 灿 浙 江 省 新 昌 中 学. 2004 年浙江省教研室立项课题、绍兴市教科所立项课题 《 高中物理学科思维结构及其能力培养方法的研究 》 教学调查. 高三教学调查（ 8 个班）. 从上表 1 可见，学生认为知识教学对学好物理（应试分数高）最重要的占 58 ． 8% ，次重要的占 31 ． 8% ，；从上表 2 可见，学生认为过程教学对学好物理最重要的占 56 ． 4% ，次重要的占 34 ． 4% ，与传统教学观和新课程教学观相符合（重知识与技能、重过程，新课程和传统教学都是强调的）；.
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物理教学中直觉思维及其能力培养策略 梁 新 灿 浙 江 省 新 昌 中 学
2004年浙江省教研室立项课题、绍兴市教科所立项课题2004年浙江省教研室立项课题、绍兴市教科所立项课题 《高中物理学科思维结构及其能力培养方法的研究》 教学调查
国家新课改，改革传统教学过程中过分注重接受、记忆、模仿学习的倾向，倡导学生主动参与，交流、合作、探究、发现等多种学习活动，改进学习方式，使学生通过物理学习，形成科学态度，经历科学探究过程，学会科学探究方法，把学生培养成具有独立思考、自主探究的精神和求实创新的意识与能力、具有为振兴中华民族和为人类进步而献身的高素质人才。国家新课改，改革传统教学过程中过分注重接受、记忆、模仿学习的倾向，倡导学生主动参与，交流、合作、探究、发现等多种学习活动，改进学习方式，使学生通过物理学习，形成科学态度，经历科学探究过程，学会科学探究方法，把学生培养成具有独立思考、自主探究的精神和求实创新的意识与能力、具有为振兴中华民族和为人类进步而献身的高素质人才。
在第三届中外大学校长论坛上，中国科技大学校长朱清时指出，以高考为导向的应试教育，已经使基础教育畸形。这种情况如不改变，创新型人才培养就没有希望。到了大学阶段再开始从头培养创新精神创新能力，已经晚矣！在第三届中外大学校长论坛上，中国科技大学校长朱清时指出，以高考为导向的应试教育，已经使基础教育畸形。这种情况如不改变，创新型人才培养就没有希望。到了大学阶段再开始从头培养创新精神创新能力，已经晚矣！ 复旦大学党委书记秦绍德表示，高考指挥棒不改变，“唯分数论”的培养人才模式不改变，中国的素质教育将成为一句空话。“一张再好的试卷也无法考查考生的综合素质”。 为什么新中国成立57周年，在国内竟没有一个诺贝尔奖获得者？！
中国新一代物理教师，应牢固树立新课程理念，借鉴世界发达国家的教学思想，探求既符合中国国情，又迎合国际教育发展趋势的新的物理教育模式，使自己的教学行为突出体现学生的主体性、探究性、发展性、创造性，为培养大批“重知识、会思维、勇创造”的物理学人才，为未来中国出现世界顶尖科学家作出奠基性贡献！中国新一代物理教师，应牢固树立新课程理念，借鉴世界发达国家的教学思想，探求既符合中国国情，又迎合国际教育发展趋势的新的物理教育模式，使自己的教学行为突出体现学生的主体性、探究性、发展性、创造性，为培养大批“重知识、会思维、勇创造”的物理学人才，为未来中国出现世界顶尖科学家作出奠基性贡献！
教知识不是目的，教育家昆体良提出：“教是为了不教”。教知识不是目的，教育家昆体良提出：“教是为了不教”。 让学生知道科学探究的过程，掌握探究学习的基本环节。
发现或提出问题 提出猜想或假设 制定计划与设计实验 进行实验与收集证据（实验、调查等） 证实或修正猜想或假设 科学家科学探究的一般过程
提出问题 猜想或假设 制定计划与设计实验 实验与收集证据 分析与论证 评估 交流与合作 学生探究学习的基本环节
我的认识是：物理教学过程应遵循科学家探究发现物理规律的基本过程和方法，重视物理方法教育、科学探究过程的指导和物理深层次理性思维的培养，使学生逐步掌握符合物理学科本质的探究发现式学习方法，形成科学的学习观，发展学生智力，提高学生的科学素养、终身学习能力和类科研能力，树立正确的人生观、价值观和科学观，具有为人类创造美好生活的精神意境和物质环境、为人类科技进步事业而献身的崇高理想。这是物理教学的真正目的和最高境界！我的认识是：物理教学过程应遵循科学家探究发现物理规律的基本过程和方法，重视物理方法教育、科学探究过程的指导和物理深层次理性思维的培养，使学生逐步掌握符合物理学科本质的探究发现式学习方法，形成科学的学习观，发展学生智力，提高学生的科学素养、终身学习能力和类科研能力，树立正确的人生观、价值观和科学观，具有为人类创造美好生活的精神意境和物质环境、为人类科技进步事业而献身的崇高理想。这是物理教学的真正目的和最高境界！
今天我就直觉思维的有关问题与大家交流，主要内容和目的是：首先，给出直觉思维的定义，以著名物理学家创造成果为例说明直觉思维在探索、发现物理规律和发展物理学理论起着重要作用，以引起大家的兴趣，增强时代赋予我们的责任感。今天我就直觉思维的有关问题与大家交流，主要内容和目的是：首先，给出直觉思维的定义，以著名物理学家创造成果为例说明直觉思维在探索、发现物理规律和发展物理学理论起着重要作用，以引起大家的兴趣，增强时代赋予我们的责任感。
其次，简述直觉思维的特性（整体性、三维性、突发性、随机性）和表现形式（直觉、灵感）的内涵，目的之一是丰富一点直觉思维学理论的基础；目的之二是使大家通过直觉思维理论与教学实践中直觉思维闪念的碰撞，引发大家对培养学生直觉思维方法的思考和教学策略的遄摸。其次，简述直觉思维的特性（整体性、三维性、突发性、随机性）和表现形式（直觉、灵感）的内涵，目的之一是丰富一点直觉思维学理论的基础；目的之二是使大家通过直觉思维理论与教学实践中直觉思维闪念的碰撞，引发大家对培养学生直觉思维方法的思考和教学策略的遄摸。 然后，介绍培养直觉思维能力的实践探索、教学策略和经验体会，以引起大家的深思、借鉴和联想。
你见过优秀的师傅炒菜吗？案板上摆着几十种佐料，他想都不想，看都不看，信手拈来，放下锅去，恰到好处。他凭的是什么？是多年厨师生涯培养出来的灵感和直觉。你见过优秀的师傅炒菜吗？案板上摆着几十种佐料，他想都不想，看都不看，信手拈来，放下锅去，恰到好处。他凭的是什么？是多年厨师生涯培养出来的灵感和直觉。 • 打铁师傅用三锤子敲打把一块铁板敲平了。你问他三锤子敲在何处，用力如何？他回答是凭直觉敲打的。 可见，直觉是长期的经验积累而形成的。
其实，不仅是科学家、艺术家需要灵感才有伟大的建树，三百六十行，行行出状元。状元在其从事的专业领域必定是具有敏锐的直觉和灵感（灵气）的人。其实，不仅是科学家、艺术家需要灵感才有伟大的建树，三百六十行，行行出状元。状元在其从事的专业领域必定是具有敏锐的直觉和灵感（灵气）的人。
物理直觉思维的定义是什么？ 物理直觉思维是“以物理概念和物理表象结合而成的、具有整体功能的、以知识组块为思维材料而进行的思维，是人脑不借助于逻辑推理而综合运用已有知识、表象和经验知觉，以高度省略、简化、浓缩的方式洞察事物的物理实质，并迅速作出猜测、设想或突然领悟的思维”。
直觉思维的重要作用 1、安培从电流磁效应现象直觉到磁的成因是电流，提出了分子电流的假说，揭示了磁现象的电本质； 2、法拉第由电能产生磁的现象，根据审美直觉提出了磁也能产生电的假说，然后通过大量的实验，发现了电磁感应现象；
3、德布罗意根据作为波动的光具有位移性的事实，在审美直觉的驱动下大胆地提出了实物粒子也应具有波动性的科学假说，从而建立了物质波的重要概念； 4、爱因斯坦更是一个具有极强直觉能力的科学大师，他在26岁和37岁时分别创立的狭义相对论和广义相对论，并不是在已有的理论体系基础上通过逻辑推理产生的，而是靠他丰富的想象力、直觉和灵感。
爱因斯坦说： “真正最可贵的因素是直觉。” “我相信直觉和灵感。” 中国科学院心理研究所有关脑部活动研究结果表明，灵感并不为少数“天才”所独有，它是逻辑思维和非逻辑思维的有机结合。
中国科学院心理研究所研究员罗跃嘉、罗劲领导的课题组，以传统的谜语做实验材料，用事件相关脑电位（ERP）和功能磁共振成像（FMRI）技术记录实验参加者的脑部活动，对直觉作了相关的研究。实验中绘就了分别表示“困难”（或有顿悟）和“容易”（或无顿悟）的脑电波形，相减后得到一个波峰为380毫秒的负波，并找到这条“N380”波线在头皮上的分布区域。偶极子分析表明，“N380”起源大脑“扣带前回”区域，这与他们的FMRI脑成像结果完全一致。研究结果表明，灵感并不为少数“天才”所独有，它是逻辑思维和非逻辑思维的有机结合。中国科学院心理研究所研究员罗跃嘉、罗劲领导的课题组，以传统的谜语做实验材料，用事件相关脑电位（ERP）和功能磁共振成像（FMRI）技术记录实验参加者的脑部活动，对直觉作了相关的研究。实验中绘就了分别表示“困难”（或有顿悟）和“容易”（或无顿悟）的脑电波形，相减后得到一个波峰为380毫秒的负波，并找到这条“N380”波线在头皮上的分布区域。偶极子分析表明，“N380”起源大脑“扣带前回”区域，这与他们的FMRI脑成像结果完全一致。研究结果表明，灵感并不为少数“天才”所独有，它是逻辑思维和非逻辑思维的有机结合。
一、物理直觉思维的特性 （一）整体性 直觉思维是综合运用已有知识、表象、经验感觉，从整体上研究物理问题，从整体上把握物理对象和物理过程，把注意力和着力点放在物理问题的整体对外效应上。在对物理问题作总体分析的基础上，进行一种简约的、紧缩的、有选择、急速的推理思维，然后，以一种敏锐的观察力、有根据的想象力和判断力，以单刀直入的方式，一次从整体上揭示物理事物的本质。
（二）三维性 直觉思维是一种直觉式、顿悟式的思维，它既不是物理经验和命题的简单归纳和总结，也不依据形式逻辑的规则进行思维，它没有固定的思维程序与格式，而是跳跃式的考察物理问题。著名科学家钱学森指出：“如果逻辑思维是线性的，形象思维是二维的，那么，灵感思维是三维的。”灵感思维的三维性，可理解为灵感思维比抽象思维和形象思维具有更大的自由度，具有以各种不同的方式加工处理头脑中信息材料的可能性，获得物理抽象思维和形象思维活动所不能得到的思维成果。
（三）瞬时性 直觉和灵感的产生往往是瞬间突发的，即所谓灵感既可以发生在为解决物理问题进行苦思冥想时那种受主体指挥和控制的“现实思维”中，也可以发生在主体当时并不在思考所要想解决的问题，甚至在某种漫无目的的、不受主体控制的“潜意识”中。灵感的出现一闪而过，稍纵即逝，中国古代伟大的文学家苏轼说过：“作诗火急追之逋，情景一失永难摹。”所以，很多诗人和科学家随身带着笔和纸，以便记下突如其来的灵感创意！
（四）随机性 直觉思维的随机性具有两方面的含义，首先，灵感的出现常常是人们预料不到的；其次，直觉思维的结果可能是正确的，也可能是错误的，它是对物理问题的直觉的猜测，其结论的正确性要靠实验来检验。
但随机中有必然。知识、方法、经验和思想的融合+持续思考，往往产生灵感。爱因斯坦说过：“过量思考是促成灵感到来的必经阶段。” 科学史上任何一个灵感的产生都是长期艰苦探索的结果。不花费“踏破铁鞋无觅处”，绝对不会“得来全不非工夫”。研究物理问题当“山重水复疑无路”时，将会出现“柳暗花明又一村”，灵感是对艰苦劳动者的一种奖赏！
（五）创造性 灵感的创造性表现在它在解决问题的时候是不拘一格地进行思维的，打破常规考虑，所以，往往能得到一些出乎意料的新观点、新发现，引起认识上的一种新的飞跃。德国著名物理学家爱因斯坦在少年时就思考着这样一个问题：假如一个人坐在一道光线上，看另一道光线，将会有什么样的结果呢？这便是日后相对论中的惯性系等效赖以产生的理想实验。
二、物理直觉思维的形式 1、直觉 是运用有关知识组块和形象直感对当前问题进行敏锐的分析、推理，并能迅速发现解决问题的方向或途径的思维形式。在物理学中，直觉又有三种表现形式：
（1）直觉的判断：指人脑对客观存在的物理对象、物理现象、物理过程、物理系统的结构、特征、规律等的一种迅速的识别、直接的理解和整体的判断。（1）直觉的判断：指人脑对客观存在的物理对象、物理现象、物理过程、物理系统的结构、特征、规律等的一种迅速的识别、直接的理解和整体的判断。 • （2）直觉的启示：当主体沉思于某一物理问题而百思不得其解时，突然某一时刻，由于一个偶然的外部刺激，使他“茅塞顿开”，直觉得出问题的答案或解决问题的方法或途径。 • （3）直觉的想象：当研究某一物理问题时，外界提供的信息不充分，那么，主体充分发挥想象力，把大脑中的所有知识组块和“潜知”调动起来，并进行重新组合、加工，然后与原有的信息结合，从而把一个未曾料到的关系、模型、形象构想出来。[7]
2、灵感 英国著名病理学家贝弗里奇认为：“灵感是指对情况的一种突如其来的顿悟或理解。” 钱学森认为，灵感是潜意识，当酝酿成熟时突然沟通涌现于意识成为灵感。[8] 我觉得，灵感是以已有的知识经验为基础，在意识高度集中之后产生的一种极为活跃的精神状态，这时人的思维会对百思不得其解的问题，产生突发性飞跃和敏锐的顿悟，从而解决问题，或产生新的见解或新的思想。
引发物理灵感大致有两种情形： 一是外界偶然的刺激，包括得到哲学的启发，得到大自然或生活经验的启示，得到相邻学科的启示，受到某种情景的触发。 二是物理概念、物理表象、物理方法、物理学观点和思想等在大脑内的相互作用，使得潜意识获得足够的“能量”，跃迁到显意识。
三、物理直觉思维能力的培养方法和 教学策略 1、重视结构教学，形成合理的认知结构，培养组块思维能力。 首先，要掌握物理学科的基本结构。 心理学上的格式塔学派认为：知识的整体由部分构成，但整体比部分之和的意义更大。布鲁纳倡导结构教学法，他说“无论选教什么学科，务必使学生理解该学科的结构。” 什么是物理学科的基本结构呢？物理学科的基本结构就是指物理学的基本概念、基本原理和基本方法、观念以及它们之间的相互联系所构成的理论框架。
知识结构：知识的形成、内涵、外延、联系及应用方向等；知识结构：知识的形成、内涵、外延、联系及应用方向等； 认知结构：认知过程（具体——抽象——具体）、认知方法（观察实验法、演绎推理法、类比法、等效法、模型法、理想化法、模拟研究和数学方法等）和认知层次（识记、理解、运用、综合、评价）； 布鲁纳指出：“结构的理解，能使学生从中提高他直觉处理问题的效果。”无结构零乱的信息难以形成直觉思维，当有秩序、有结构的信息从提供的信息中忽隐忽现时，就会活跃直觉思维。
内涵和意义：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化；即合外力做功是物体动能变化的原因和量度。内涵和意义：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化；即合外力做功是物体动能变化的原因和量度。 内涵 适用范围和成立条件：对低速、宏观物体，相对惯性参照系，不论受力和轨迹的情况如何，均成立。 定理是演绎规律：在恒力直线运动中，可根据牛顿第二定律F合=ma和运动学公式v22-v12=2as推导而来。 动能定理 W合=EK2-EK1 由来 外延 特点 应用的最佳方向：对解已知空间位移关系（“位移类”）动力学问题最方便；在电学中有它的重要地位。
C v0 A D B 图1 例1、如图1所示，一小木块以初速v0从A点进入粗糙水平轨道AB段，然后沿光滑竖直半圆轨道BC段运动，最后落到D点。已知AB=s，半圆轨道半径为R，小木块与AB段之间的动摩擦因数为μ。求小木块最后落到D点时的速率。 解：对小木块从A→B→C→D全过程，因AB段粗糙机械能不守恒，而动能定理适用,列式为： -μmgs=mvD2/2-mv02/2， 于是 vD=（v02-2μgs）1/2。
其次，要全面训练物理思维方法和物理学研究方法，形成方法场。其次，要全面训练物理思维方法和物理学研究方法，形成方法场。 直觉思维是一种瞬间思维，它是形象思维与抽象思维的凝结、简缩或跃进。因此，整个高中教学要有计划地全面介绍、系统训练学生的形象思维、抽象思维和直觉思维的各种方法与物理学研究方法。 不懂得方法，就只能永远被关在科学的门外。
高中物理教材的特点 高中物理教材(包括新课标教材）主要以知识逻辑发展为主线编写，物理思维方法、科学研究方法和辨证哲学方法都是穿插于其间的，教师应对这些方法进行系统地总结和归纳，使学生获得较系统的方法论知识，形成“方法场”。
如，研究物理事实用实验观察法； 物理研究对象用抽象模型法； 物理概念用总结归纳法； 物理量定义用比值法或乘积法； 发现物理规律用实验归纳法、演绎 推理法和类比推理法等； 分析复杂问题用等效法、理想化方法、假设方法、模拟研究和数学方法等； 相似问题用类比法； 临界问题用辩证法； 认识未知对象用黑箱法……
1、研究对象用抽象模型法：如质点、理想气体、点电荷、点光源、轻弹簧、弹簧振子、单摆、理想变压器等；1、研究对象用抽象模型法：如质点、理想气体、点电荷、点光源、轻弹簧、弹簧振子、单摆、理想变压器等； 2、物理概念用总结归纳法：如力（通过实例归纳出力是物体对物体的作用）、机械运动（物体位置发生改变）、匀变速直线运动（在相等的时间内速度变化相等）、匀速圆周运动（在相等的时间内通过的弧长相等）、机械波（机械振动在介质中的传播），等等。 3、物理量定义用比值法或乘积法：如加速度、电场强度、磁感应强度、介质的折射率等用比值法，功、冲量、动量等用乘积法。
4、发现物理规律用实验归纳法、演绎推理法和类比推理法等：4、发现物理规律用实验归纳法、演绎推理法和类比推理法等： 实验归纳法：如胡克定律、牛顿第二定律、机械能、动量守恒定律、光的反射、折射定律、光电效应规律等； 演绎推理法：动能定理、动量定理、功能原理等； 类比推理法：欧姆定律(类比傅立叶的热流规律而发现）、电场力做功规律（类比重力做功规律）等。
5、等效法：力的合成与分解、运动的合成与分解（平抛运动可分解为两种简单运动来研究）、把恒定重力场与恒定电场合成为一个新的等效重力场来研究； 6、模拟法：电场中等势线的描绘（用恒定电流场模拟静电场）； 7、相似问题用类比法：安培根据磁铁的磁场与通电螺线管磁场的相似性，通过类比法提出分子电流的假说。
8、数学方法：麦可斯韦根据电磁场理论建立了麦可斯韦方程组，推出电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相等，提出光是电磁波的假说，后来被赫兹实验所证实。8、数学方法：麦可斯韦根据电磁场理论建立了麦可斯韦方程组，推出电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相等，提出光是电磁波的假说，后来被赫兹实验所证实。 9、未知对象用黑箱法：认识原子的核式结构采用了黑箱法。用α粒子射线打击金薄片，根据α粒子轰击金薄片前后的行为变化，猜测金原子的结构。
10、临界问题用辩证法：接触与分离是一对矛盾，接触与分离的临界条件是弹力为零；物体受最大静摩擦力的临界状态是受力物体相对于施力物体处于“即要滑没有滑，很快就要滑，但就是还没滑”这样一个量质转变的特殊状态。10、临界问题用辩证法：接触与分离是一对矛盾，接触与分离的临界条件是弹力为零；物体受最大静摩擦力的临界状态是受力物体相对于施力物体处于“即要滑没有滑，很快就要滑，但就是还没滑”这样一个量质转变的特殊状态。
再次，要培养学生运用组块思维的习惯。 组块思维是直觉思维的主要表现，要在学生形成知识组块的基础上，训练学生运用组块思维的习惯： 重视基本问题的教学，使学生掌握基本问题的类型、物理情景以及解法和结论； 注意新旧问题的比较和联想，将新问题转化为旧问题，将旧问题的结论和方法迁移应用于新问题； 解决问题时通过理想模型的构建，提供直觉思维突变的模块，训练快速、正确解决问题并进行组块思维的习惯。
通过物理系列问题的分析，总结出它们的共性，对训练学生的组块思维，提高直觉迁移力是很有利的。如，对动生电动势产生机理和电磁流量计、霍尔效应、磁流体发电机等问题的原理放在一起分析作比较，归纳出它们的共同点，等等。通过物理系列问题的分析，总结出它们的共性，对训练学生的组块思维，提高直觉迁移力是很有利的。如，对动生电动势产生机理和电磁流量计、霍尔效应、磁流体发电机等问题的原理放在一起分析作比较，归纳出它们的共同点，等等。
a eE v v B l evB b 1、动生电动势 当eE=evB时，自由电子沿棒方向不再定向移动，ab间的电势差即为电动势：ε=Uab=El=Blv 。
