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创新能力是每一位新时代的人所必须具备的一种素质。只有具备了创新能力,才能在竞争中生存。那么在物理学习中,怎样培养创新思维呢?
一、通过迁移,培养思维的流畅性
思维的流畅性是指在限定时间内产生观念数量的多少。在物理学习中,主要通过迁移的积极性,利用比较和分析,进行联想和概括,从而触类旁通、举一反三,以培养思维的流畅性。例如,在物理学上,德布罗意通过对光的波粒二象性的迁移,得出了实物粒子的二象性理论,薛定谔又在此基础上依照经典力学和电磁波动方程,建立了波动力学(量子力学)的基本方程。又如,我们的同学只要会看温度计,那么在实验中就应该会看弹簧测力计,读米尺、电流表或电压表示数。只要概括出它们的共同特征(刻度均匀,量程是测量的最大值),上述迁移就很容易发生,思维也就变得比较流畅。
二、通过类比,培养思维的变通性
思维的变通性是指摈弃旧的习惯思维方法,开创不同方向的能力。在物理学习中,主要通过类比的或然性,利用变换和转化,进行高度的抽象,来挣脱现成原理的约束。用最少的事实基础、最短的推理路径,推出新的结论,以培养思维的变通性。例如,电和磁在总体上是对称的,电可以生磁,于是人们就推想磁也可能生电,在科学史上,正是这种思想激励着法拉第去发现电磁感应现象的。又如,图1中,若把A电路等效为B电路,试求r1、r2、r3的表达式。
利用电路原理,我们可求得r1=(R1R3)/(R1+R2+R3)。 *
那么,我们是否应当重复推导*式的过程去推导r2和r3的表达式呢?其实大可不必。因为R1、R2、R3及r1、r2、r3均具有对称性,我们可直接由*式写出:r2=(R1R2)/(R1+R2+R3),r3=(R2R3)/(R1+R2+R3)。
只要同学们总结出R1、R2、R3及r1、r2、r3均具有对称性这个规律,上述类比就很容易发生。
三、通过渗透,培养思维的独特性
思维的独特性是指产生不寻常的反应和不落常规的能力。在物理学习中,主要通过渗透的撞击性、扩展性,抓住渗透双方的结合点、渗透点,寻找出突破口,进行广泛探索和多角度的猜想,以培养思维的独特性。例如,爱因斯坦首先通过对实验、理论的冲击和对时空观的思考,然后在借助基本假设的基础上,推导出时空变换式,进而建立了相对论理论。又如,利用学过的知识,请你想个办法把下面的带电粒子分开:①速度分别为v和3v的粒子;②具有相同动能的质子和α粒子。此题答案有多种,但只有两类方法,即磁场的方法和电场的方法。假如同学们能归纳出磁场和电场都能使带电粒子发生运动,上述渗透就很容易发生。
四、通过灵感,培养思维的敏感性
思维的敏感性是指及时把握住独特新颖观念的能力。在物理学习中,主要通过灵感的突发性、飞跃性,及时把握时机,敏锐地捕获隐含的信息,摄取其精华,进行大胆的想象,以培养思维的敏感性。例如,牛顿通过从苹果落地现象产生的灵感,用多种科学思维方法,把这种现象和天体运动进行联想,建立了数学模型,然后把此规律推广到自然界一切物体,从而发现了万有引力定律。又如,如图2所示,粗细均匀且两端封闭的玻璃管内装有气体A和B,中间被一小段水银隔开,若把它由平衡状态Ⅰ倾斜置于热水中,最后管子处于平衡状态Ⅱ,试判断水银柱相对管子是否移动?如何移动?
本题若直接考虑,思维难度较大。由于两种气体种类不一定相同,又不知两气体体积的相对大小及两状态的温差,所以似乎很难着手求解。但若想到,温度升高而管子保持水平时,水银柱将不移动的特点,再联想到若保持温度不变,而让管子由水平位置倾斜放置时,水银柱将向下端移动的情况,便可推知本题水银柱将向A端移动,见图3。
只要同学们能够想象出温度升高而管子保持水平,及保持温度不变而管子由水平位置倾斜这两种情形,上述灵感就很容易发生,也就很容易被捕获。
在物理学习中,同学们应努力创设一个独特的思维活动情境,引导自己进行观察、比较、分析、概括、综合、归纳、联想、猜想、想象等思维训练,并广泛利用迁移、类比、渗透、捕获灵感等方法,从而把彼此孤立的思想火花凝结成线,聚集成片,有效地培养我们各种思维品质,提高分析问题、解决问题和探索创新能力。
一、通过迁移,培养思维的流畅性
思维的流畅性是指在限定时间内产生观念数量的多少。在物理学习中,主要通过迁移的积极性,利用比较和分析,进行联想和概括,从而触类旁通、举一反三,以培养思维的流畅性。例如,在物理学上,德布罗意通过对光的波粒二象性的迁移,得出了实物粒子的二象性理论,薛定谔又在此基础上依照经典力学和电磁波动方程,建立了波动力学(量子力学)的基本方程。又如,我们的同学只要会看温度计,那么在实验中就应该会看弹簧测力计,读米尺、电流表或电压表示数。只要概括出它们的共同特征(刻度均匀,量程是测量的最大值),上述迁移就很容易发生,思维也就变得比较流畅。
二、通过类比,培养思维的变通性
思维的变通性是指摈弃旧的习惯思维方法,开创不同方向的能力。在物理学习中,主要通过类比的或然性,利用变换和转化,进行高度的抽象,来挣脱现成原理的约束。用最少的事实基础、最短的推理路径,推出新的结论,以培养思维的变通性。例如,电和磁在总体上是对称的,电可以生磁,于是人们就推想磁也可能生电,在科学史上,正是这种思想激励着法拉第去发现电磁感应现象的。又如,图1中,若把A电路等效为B电路,试求r1、r2、r3的表达式。
利用电路原理,我们可求得r1=(R1R3)/(R1+R2+R3)。 *
那么,我们是否应当重复推导*式的过程去推导r2和r3的表达式呢?其实大可不必。因为R1、R2、R3及r1、r2、r3均具有对称性,我们可直接由*式写出:r2=(R1R2)/(R1+R2+R3),r3=(R2R3)/(R1+R2+R3)。
只要同学们总结出R1、R2、R3及r1、r2、r3均具有对称性这个规律,上述类比就很容易发生。
三、通过渗透,培养思维的独特性
思维的独特性是指产生不寻常的反应和不落常规的能力。在物理学习中,主要通过渗透的撞击性、扩展性,抓住渗透双方的结合点、渗透点,寻找出突破口,进行广泛探索和多角度的猜想,以培养思维的独特性。例如,爱因斯坦首先通过对实验、理论的冲击和对时空观的思考,然后在借助基本假设的基础上,推导出时空变换式,进而建立了相对论理论。又如,利用学过的知识,请你想个办法把下面的带电粒子分开:①速度分别为v和3v的粒子;②具有相同动能的质子和α粒子。此题答案有多种,但只有两类方法,即磁场的方法和电场的方法。假如同学们能归纳出磁场和电场都能使带电粒子发生运动,上述渗透就很容易发生。
四、通过灵感,培养思维的敏感性
思维的敏感性是指及时把握住独特新颖观念的能力。在物理学习中,主要通过灵感的突发性、飞跃性,及时把握时机,敏锐地捕获隐含的信息,摄取其精华,进行大胆的想象,以培养思维的敏感性。例如,牛顿通过从苹果落地现象产生的灵感,用多种科学思维方法,把这种现象和天体运动进行联想,建立了数学模型,然后把此规律推广到自然界一切物体,从而发现了万有引力定律。又如,如图2所示,粗细均匀且两端封闭的玻璃管内装有气体A和B,中间被一小段水银隔开,若把它由平衡状态Ⅰ倾斜置于热水中,最后管子处于平衡状态Ⅱ,试判断水银柱相对管子是否移动?如何移动?
本题若直接考虑,思维难度较大。由于两种气体种类不一定相同,又不知两气体体积的相对大小及两状态的温差,所以似乎很难着手求解。但若想到,温度升高而管子保持水平时,水银柱将不移动的特点,再联想到若保持温度不变,而让管子由水平位置倾斜放置时,水银柱将向下端移动的情况,便可推知本题水银柱将向A端移动,见图3。
只要同学们能够想象出温度升高而管子保持水平,及保持温度不变而管子由水平位置倾斜这两种情形,上述灵感就很容易发生,也就很容易被捕获。
在物理学习中,同学们应努力创设一个独特的思维活动情境,引导自己进行观察、比较、分析、概括、综合、归纳、联想、猜想、想象等思维训练,并广泛利用迁移、类比、渗透、捕获灵感等方法,从而把彼此孤立的思想火花凝结成线,聚集成片,有效地培养我们各种思维品质,提高分析问题、解决问题和探索创新能力。