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高一物理讲堂:物理解题中“直觉思维”的妙用

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  一、直觉思维概述

  叫做直觉?使人感到神秘的众说纷坛的。我国著名科学家钱学森:“直觉是意识到的对的加工活动,潜意识中酝酿与显意识沟通,一下子的答案。”美国教育家布鲁纳说:“直觉是指地依*个人技巧的器官或借境的意义、性或结构的。”英国著名病理学家见弗里奇:“直觉是指对突如其来的顿悟或理解。”美国现代著名认知心理学家H·A·西蒙说:“直觉上是再认。”他把“专家遇到时可以很快地情景并反应的能力”称为“专家的直觉”。论述都同的角度了直觉思维的意义,论述的差异表明,直觉是尚未完全达成共识的思维形式,它有待于。但论述也都包含了的思想,即直觉思维是客观的思维形式,它为思维主体在解决时,运用已经验和知识,对从总体上直接认识和把握,以省略、简化、浓缩的洞察的实质,并迅速解决或对某种猜测。

  直觉在科学极为的作用,普朗克说。“每假说想象力作用的产物,而想象力又是直觉作用的。”例如,安培从电流磁效应直觉到磁的成因应是电流,了分子电流的假说,揭示了磁的电本质;法拉第由电能产生磁的审美直觉,了磁也能产生电的假说,的实验,了电磁感应;德布罗意波动的光位移性的事实,在审美直觉的驱动下,大胆地了实物粒子也应当波动性的科学假说,从而了物质波的概念;爱因斯坦更是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论和广义论,并在已理论体系基础上逻辑推理产生的,而程度上*他的想象力、直觉和灵感。直觉,爱因斯坦可谓推崇至极,他说:“真正可贵的因素是直觉。”“我直觉和灵感。”他还说:“物理学家的最高使命是要对的基础定律,……要通向定律,并逻辑的道路,那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉,定律。”美国著名科学史家库恩在论述科学革命结构时谈到,从旧规范到新规范的离不开直觉。新规范是“直觉的闪光”的。直觉在“的危机中的人的思想中。”从上述论述中,可以概括出直觉思维的特点。

  (一)非逻辑性

  非逻辑性是直觉思维的本质特征。,直觉思维的形式并概念和严谨的逻辑推理,联想、猜测和洞察力;,直觉思维按部就班地遵循逻辑规则,首尾衔接地,而逻辑规则的束缚,跳跃地

  (二)突发性

  直觉思维是简略的思维形式,是人的思维过程的浓缩,其产物突如其来,思维的过程难以被主体以“慢镜头”重现。正如前苏联生理学家巴甫洛夫所说的“我地理解并回答了结果,早些的思维途径本身全忘记了。这直觉的原故。我发觉直觉都需要来理解:人明白了的东西,人所过的过程,则不某个因素而考虑。”

  (三)整体性

  直觉是从事物整体入手,对从总体上把握,它是对总体概略的,而对思维过程的细节清晰。它从的已知的入手,直接触及到的要害。是对的感知,对经验知识的提取、通常“块式”地的。

  (四)或然性

  直觉思维通常来源于对的直感,它要受到思维主体原有经验知识、审美情感、倾向等诸多因素的,但却逻辑上的支持。直觉思维的猜测,不无误,其性有待于的检验和

  二、直觉思维与物理解题

  物理解题,是求解性的物理性的智力活动,在过程中,直觉思维起着的作用。在解题中解题者不有无直觉思维的差别,直觉思维与质量高低的差别。

  物理的解决可分为三个思维层次,即:1.战略性解决层次层次主为解题或制定策略,对解题总的提示。的解决抽象意义的解决(或猜测性的解决),而意义的解决。

  2.战术性解决层次即从的各事物的关系,列出方程,图形等。

  3.战果性解决层次即地解决,并的答案。

  在的战略性解决层次,解题者概略地“解决”,他闪现出念头、思路、猜想、尝试的方案等,而真正地解决了。这“念头”、“思路”、“猜想”,“方案”主物理规律,而得出的。

  的解决都要三个层次,,从意义上说,的解决都有直觉思维的

  在物理解题中,直觉思维所起的作用主要有两点。

  (一)启动作用

  对的直觉判断,对结果及中间状态的猜测,能够给解题活动以。解题的思维主逻辑的,逻辑思维需非逻辑的直觉思维来启动。如:

  例2 质量为M的小车静止在光滑的面上,现有一质量为m的物块静止开始从A点,沿小车的光滑孤面下滑到B点,再沿粗糙的面BC滑到C点而为止,若BC面的摩擦系数为u,求BC的长度。

  对本题,有学生采用如下的解法:

  以系统为,由动量守恒定律可知m到C点时,系统静止状态,由能量守恒定律可列出mgh=mguBCBC=h/u

  简便的解法,但它并唯一的解法。学生为整体系统和整体过程,运用守恒定律单刀直入,结果,而不别的(更为繁复的)解法呢?由学生优良的直觉品质所决定的,直觉来源于经验储备和对整体的的洞察力。正是直觉,才使的解题活动的启动。

  (二)导向作用

  的解决通常需要先定性后定量,定性定量导向作用。定性的与直觉思维相的过程跳跃式地的结果“猜测”,”令人使用,有待于的逻辑和检验。如:

  例3有金用小球,固定在位置上,现给小球的总电量为Q。问小球的电量如何分配时两球间的库仑力最大?

  定性:当小球带电时,两球带电量差异最大,库仑力为零。可推测,两球带电量相等,即两球带电量差异最小时库仑力最大。

  前提“两球带电量差异最大,库仑力为零”与结论“两球带电量差异最小时库仑力最大逻辑的。但直觉是可贵的,它为的结果了有益的“猜测”。猜测是解决的“先遣兵“,它能为的运辑运算的先导作用,使求解题了求证题。

  三、审美情感与直觉思维

  ,直觉是受思维主体的审美情感所支配的。爱因斯坦理论前提的简单性应当是评价理论价值的标准。数学家阿达玛,科学美感特殊的美感,是信任的向导。英国著名病理学家贝弗里奇也,有部分的科学思维并无足够可*的知识推理的依据,而势必凭借鉴赏力的作用来判断。可以说,由美感产生的直觉是最高层次的直觉。

  科学奖的形式是简单性、性、对称性和奇异性。对学生,科学美的因素对思维活动的是潜在的、不被觉察的,但审美情感却是驱动学生直觉思维的一股强大的力量,如:

  例5有一小球从高为h处由静止开始释放,当下落到地面时被地面弹起作返回运动,再往下掉,反复。若空气阻力为重力的1/5,小球与地面碰撞时动能损失。试求小球从开始下落到最后静止在地面所的路程。

  本题中,小球下降和上升的运动性质不同,所的过程是由无限多个上升和下降的构成的。对此,学生能排除过程诸多细节的纠缠,高屋建瓴,总邀全局,全过程为一整体来考察,动能定理,方程mgh-fs=0解得s=mgh/f=5h.学生为不将过程分解为无限多考察,原因在于直觉到那样做将繁复。对简单性的追求驱使迈向的简捷的路径。

  四、如何法并学生的直宽思维能力

  直觉是富有意义的思维,但不同,直觉思维的习惯和品质的差异。对同事物或同,不同完全不同的直觉判断。,在物理教学中,究竟应当怎样培养学生直觉思维能力呢?

  (一)经验的积累和对知识的彻悟

  直觉是主体先前积累和储备的经验、知识与当前相碰撞而进发出的思维火花,说不清究竟是哪些经验、知识在起作用,,主体已经验知识的和质量实实在在是产生直觉思维的基础。布洛赫说:“我直觉和经验二者是密切的,所谓直觉,是把得很的事物的认识拼完整的认识。”西蒙说:直觉是“了已知识认识了当前的情景。”说来,对某一领域中的经验越,对该领域的知识理解得越透彻,就越容易对该领域中的产生直觉。专家对本比之新手强得多的直党能力,道理。离开了已经验、知识,直觉便会无源之水,无本之木。

  另一,直觉离不开对面临的感知,它是对迅速加工的产物。,主体能从中感知到是与他已“潜意识知识”直接的。布鲁纳将潜意识知识称为“内在模式”。布鲁纳:“人的理论和模式,可在程度上决定知觉,决定知觉……知觉是把假设加在收到的上的结果,而产生假设的内在模式是省劳力的手段,使逐项感性的繁杂工作。”,直觉与人的记忆密切是哪种直觉形式,内容的直觉,它的心理素材都来源于主体在先前学习中的储记忆中的。记忆的检索功能在直觉产生的心理机制中占有极其的地位。

  ,在物理教学中,应当“双基”的教学,要使学生对物理概念和规律及典型有尽、透彻的理解。例如,对楞次定律,课本中给出的叙述其思想是“阻碍磁通量的”,教学时,应当实例,使学生定律的不同表述,如“阻碍运动”和“阻碍原电流的”等等,,学生才容易在碰到时,能够迅速反应,产生直觉。

  (二)认知结构,培养组块思维

  物理直觉是主体将物理知识组块与当前作用的产物。知识组块是知识。它可以是知识单元,或是类型或模式。组块是知识和经验的浓缩,它整体被储存、提取和应用。组块思维是直觉思维整体性的逻辑基础,在解决产生直觉时,为常常感到有些思维加工的过程简略,细节地被意识到,原因就在于主体的直觉思维是组块式的思维。

  ,在物理教学中,应当的教学,要使学生熟悉的情境、解法和结论。经常对知识和归类,使之的结构;新旧和沟通,善于将新转化为旧,将旧的结论用于新。在解决时,要从宏观上作整体的考察,定性,以期在总体和本质上对把握。

  (三)鼓励学生联想,大胆猜测

  联想是不受逻辑约束的思维方法,它的跳跃性和自由性,可以极为迅速地将不同事物,联想是直觉思维的翅膀。解法的猜测可以启动解题的思维,结论的猜测可解题导向,猜测是直觉思维的武器。,在物理教学中,应当鼓励学生面临,开阔思路,联想,以已经验知识及感知到的为依据,由的部分推测它所。既要思维的逻辑性和严谨性,又要思维的性和性,直觉猜测的必要性和性。直觉思维与逻辑思维的有机

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