中学物理课堂教学联想能力培养的策略与实践

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中学物理课堂教学联想能力培养的策略与实践

    摘要:创新思维是一切创新的源泉,也是人脑最高层次的心理机能,而联想正是这种心理机能的重要体现。本文就中学物理课堂教学中如何对学生有策略地进行多方位联想能力的培养开展研究与探讨。
    关键词:物理教学 创新思维 联想
    一、问题的提出
    学生创造性思维的能力通常包括各种基本能力:例如,敏锐的观察力即深刻性、思维的流畅性、遇到问题时随机应变的能力、对待问题具有独特新颖的理解能力和创造能力等。创新思维是人脑最高层次的心理机能,是多种能动思维方式的优化组合、综合运用和辩证统一,而联想正是这种心理机能的重要体现。因此在中学物理课堂教学中对学生有策略的进行创新思维能力的培养是十分重要的。同时,更需要教师在教学中对如何引导学生进行多方位联想做大胆的探索与实践。
    二、策略与实践
    1.从发散思维到辐合(聚合)思维联想的策略
    美国心理学家吉尔福特认为:发散思维是从给定的信息中产生信息,其着重点是从同一的来源中产生各种各样的为数不同的输出,很可能会发生转换作用;辐合思维则在于对一个问题提出一个“正确”答案。在中学物理教学中,为了充分拓展学生的思路,让学生利用已有知识,在解决问题之前先进行发散思维,从创设的问题情景出发产生联想,并使联想多元化、多角度地延伸、拓展,然后提出多种解决问题的方法,且力求新颖脱俗,在此基础上再做认真仔细挑选,去伪存真,去粗取精,从中寻求正确的解答办法,最佳的新方案,最新的结论等,在定向思维中“聚焦”,实现从发散思维到辐合(聚合)思维联想的策略。
    例如,在研究物体热胀冷缩现象及物体热膨胀受阻时会产生很大的力的教学中,就着意培养学生从发散思维到辐合(聚合)思维的联想能力。兹摘录部分教学案例如下:
    案例一:
    教学步骤
    教师活动
    学生活动
    教学目标
    之一
    创设问题情景:烧瓶中气体有热胀冷缩现象发生
    观察与探究:加热或冷却烧瓶,探究气体温度变化与体积变化的关系
    知道气体温度变化与体积变化的关系
    之二
    创设问题情景:演示液体的热胀冷缩现象
    学生将课间食用的袋装牛奶浸入冷、热水中探究液体温度变化与体积变化的关系
    知道液体温度变化与体积变化的关系
    之三
    创设问题情景:演示固体的热胀冷缩现象
    先于教师演示实验之前作猜想:固体有没有热胀冷缩现象
    知道固体温度变化与体积变化的关系
    之四
    教师点拨
    学生由发散思维联想到辐合(聚合)思维,寻找物体热胀冷缩的一般规律及铜、铁的热膨胀大小不相同
    知道一般物体热胀冷缩的规律及气体、液体、固体热膨胀大小的区别
    案例二:
    教学步骤
    教师活动
    学生活动
    教学目标
    之一
    创设问题情景:装满开水的热水瓶塞子不会跳出来,倒掉一部分热水后把瓶塞盖上过一会儿瓶塞跳出来
    分析、探究:瓶塞为什么跳出来
    联想:气球在高温下胀破、夏天自行车轮胎胀破等现象
    知道气体热膨胀受阻产生很大的力
    之二
    引导学生讨论
    发散思维猜想:液体热膨胀受阻会不会产生很大的力?
    学生小组讨论并举例说明
    知道液体热膨胀受阻会产生很大的力
    之三
    创设问题情景,验证学生猜想:固体热膨胀受阻会产生很大的力
    先于教师演示实验之前思考:固体热膨胀受阻会不会产生很大的力并大胆猜想
    知道固体热膨胀受阻会产生很大的力
    之四
    引导学生作辐合(聚合)思维
    学生由发散思维联想到辐合(聚合)思维得出结论
    知道气体、液体、固体热膨胀受阻都会产生很大的力
    在研究物体热胀冷缩现象时,发散思维:气体有热胀冷缩现象,液体有热胀冷缩现象,固体也有热胀冷缩现象;聚合思维:一般物体均有热胀冷缩的现象。又如发散思维:气体热膨胀受阻时会产生很大的力(如气球胀破、自行车轮胎胀破等),液体热膨胀受阻时会不会产生很大的力?固体热膨胀受阻时会不会产生很大的力?聚合思维:气体、液体、固体热膨胀受阻时都会产生很大的力。
    因此在研究物理问题过程中,运用问题转换策略时,由面临的问题甲而联想到跟它相类似的问题乙、丙等,属于发散思维;而如果将问题甲和问题乙、丙等沟通联系,归纳为一类问题,将它们纳入统一的“框架”之中,则属于聚合思维。很显然教师在教学过程中注重从发散思维到辐合(聚合)思维联想的策略时,课堂教学以学生为中心,学生的主体性得到充分的体现,学生在探究中观察能力、分析能力、推理能力、发现问题的能力等都得到良好的培养。
    2.由顺向思维到逆向思维联想的策略
    从探究物理现象本质过程中思维的方向来看,人的思维其实具有顺向思维和逆向思维两种方式。顺向思维是按照物质的转化关系、变化关系、联系网络,运用顺推法,层层剥落,逐层推理探究,顺序渐进,找出事物的本质或内在联系,它是一种人们普遍使用的习惯性思维方式,缺点易使人形成思维定势,束缚思维。逆向思维是从总结开始层层逆推,由果究因。在中学物理教学中应运用由顺向思维到逆向思维联想的策略引导学生由顺向思维联想到逆向思维,跳出思维定势,在逆向思索中提高思维的层次。
    例如:1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流产生磁场的结论,利用逆向思维的方法就应该提出磁场能否产生电流的问题。众所周知,发现问题比解决问题更重要,以后英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,为现代社会电能的大规模生产与应用奠定了扎实的基础。又如应用牛顿第二定律研究解决有关力和运动的问题时,概括起来主要可以分为两种基本类型:
    显然这两种基本类型的问题是可以互为逆向思维的。
    顺向思维和逆向思维都是逻辑思维的两种形式,而且逆向思维比顺向思维的层次更高,在教学实践中应常常刻意培养学生由顺向思维到逆向思维联想能力以提高学生的创新思维能力。请看以下课堂教学实践中经常被采用的部分案例:
    问题情景
    学生思维活动
    顺向思维
    逆向思维
    1.物体做匀加速直线运动
    物体做匀加速直线运动时在相邻相等的时间内位移增量相等
    物体在相邻相等的时间内位移增量相等则作匀加速直线运动
    2.物体受到外力作用与所处状态的关系
    物体受到合外力为零(F合=0)时物体一定处于平衡状态(a=0)
    处于平衡状态(a=0)时物体受到的合外力一定为零(F合=0)
    3.物体的机械能守恒问题
    物体只受重力做功时物体的高度降低,则物体的动能增大
    物体只受重力做功时物体的动能增大则物体的高度降低
    4.人乘电梯运动
    如果电梯做加速上升或减速下降运动,则发生超重现象
    如果发生超重现象则电梯做加速上升或减速下降运动
    5.小磁针在直导线或螺线管周围发生偏转问题
    放在通电直导线或螺线管周围的小磁针发生偏转
    小磁针在直导线或螺线管周围发生偏转则直导线或螺线管中一定有电流通过
    6.电荷在电场中运动问题
    正电荷受到电场力做功电势能减少,电荷由电势高点向电势低点运动
    电荷由电势高点向电势低点运动,正电荷一定受到电场力做功电势能减少
    可见学生在具备了扎实的基础知识和基本能力以后,都能顺利地进行由顺向思维到逆向思维两者间的联想切换;而且,善于顺向思维和逆向思维切换并经常进行这种双向切换思维的学生,对基础知识理解就会更加透彻,解决实际问题会更灵活、自如,处理问题能力也会获得较快的提高,其思维层次的提高是不言而喻的。
    3.从横向思维向纵向思维联想的策略
    心理学研究揭示:人的思维品质包括思维的深刻性、思维的灵活性、思维的流畅性、思维的独立性和思维的创造性等。中学物理教学中要着意提高学生思维的品质,从而培养学生创造性思维的能力。依据思维的角度不同,思维又可以划分为横向思维和纵向思维,它们均属于比较思维。横向思维是一种同时性比较形式,它以扩散的方式寻求解决问题的思路;而纵向思维是一种历时性的比较思维形式,它运用已知条件,通过比较换元,层层递进,由表及里,深入事物内在本质。可以说横向思维是“广”度的,而纵向思维是“深”度的。中学物理教学中应该充分运用由横向思维到纵向思维联想的策略。
    例如:对于物体做匀加速直线运动问题的研究,可以由、及a<0、a=0、a>0等来横向思维,然后再对自由落体运动及物体竖直上抛运动的各过程等做纵向思维进行深入思考研究;又如,横向思维:匀速圆周运动、弹簧振子、单摆等都是周期运动,而纵向思维:匀速圆周运动、弹簧振子、单摆的运动各有不同的产生原因和运动特点等。显然,物理教学中经常引导学生由横向思维联想到纵向思维,可以在开拓学生思维空间的同时,促进思维向深刻性、灵活性、独立性、创造性等方向发展,进而有效地提高学生的思维品质。
    4.类比联想的策略
    类比联想是根据两个(或两类)不同对象之间在某些属性上的相同或相似,将其中一个(或类)对象的特殊属性迁移到另一个(或类)对象上去,从而作出可能判断的逻辑推理方法。其中的相同性或相似性可能是表面的、次要的、偶然的,也可能是主要的、本质的、必然的。例如:牛顿把月亮与苹果类比,发现了万有引力;法拉第用拉长的橡皮类比联想两个磁极间的吸引力创立了场的概念等。
    在中学物理教学类比联想策略中常用的类比联想有等效类比、因果类比等。例如:重力场中质点的重力势能和静电场中电荷的电势能的类比联想、带电体周围电场线分布与磁体周围磁感线分布的类比联想、电压与水压的类比联想、与和的类比联想以及与和的类比联想、和的联想、电梯加速上升和神舟六号发射升空时的类比联想等。通过类比联想,学生可以运用所学知识中具有类比的特点,把握知识的内在联系,促进思维的正迁移的发生、发展。所以,类比联想不仅是学生深入理解知识、建立新概念、探究未知领域的重要思维方法,也是教师深入浅出讲授教学内容的重要教学技巧、手段,教师应善于运用类比联想,引导学生从已知过渡到解决未知、从浅显过渡到解决深奥的、从明显的过渡到解决隐晦的,甚至能将完全孤立的两类事物联系起来,实现信息转移,从而发现新的知识。
    三、反思
    联想是回忆旧知识、发现新知识的重要途径,是学生探究问题、解决问题过程中不可缺少的重要心理活动,通过联想新知识得到内化。在物理教学实践中各种联想思维活动有时候往往是交织在一起发生、相互渗透、互为补充的。研究表明:凡是经过长期联想能力培养的学生,其思维品质都比较高,创新思维能力也比较强,因此联想是创造型人才必须具备的重要因素。近年来课程改革倡导以学生的发展为本,课堂教学以学生为中心,注重学生对问题的探究过程和对学习的体验,联想能力培养的教学策略正符合课程改革的理念。高中物理新教材的编写已将学生联想能力的培养放在十分重要的位置,这必将引导广大教师在中学物理教学中注重实施联想能力培养的教学策略,从而整体提高学生的创新思维能力,为国家培养高水平创新人才作出应有的贡献。
    参考资料:
    [1]《坚持走中国特色自主创新道路,为建设创新型国家而努力奋斗》 胡锦涛
    [2]《创造性思维与教学》陈龙安着
    [3]《创造心理学入门》杨仲明着
    [4]《研究性学习的理论与实践》王升主编
    [5]《物理教育心理学》乔际平 邢红军着