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摘要：探討直覺思維的特性（整體性、三維性、突發(fā)性、隨機(jī)性）和表現(xiàn)形式（直覺、靈感），結(jié)合物理教學(xué)實(shí)踐提出培養(yǎng)直覺思維能力的方法和教學(xué)策略：1.重視結(jié)構(gòu)教學(xué)，形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)組塊思維能力；2.重視整體分析，加強(qiáng)發(fā)散思維、優(yōu)化思維的訓(xùn)練，增強(qiáng)直覺調(diào)控能力；3.鼓勵(lì)大膽猜測(cè)，打破思維定勢(shì)，提高直覺思維的敏銳性和創(chuàng)造性。關(guān)鍵詞：直覺思維；靈感；方法場(chǎng)；知識(shí)組塊；結(jié)構(gòu)教學(xué)；直覺調(diào)控在物理學(xué)研究中，直覺思維是“以物理概念和物理表象結(jié)合而成的、具有整體功能的、以知識(shí)組塊為思維材料而進(jìn)行的思維，是人腦不借助于邏輯推理而綜合運(yùn)用已有知識(shí)、表象和經(jīng)驗(yàn)知覺，以高度省略、簡(jiǎn)化、濃縮的方式洞察事物的物理實(shí)質(zhì)，并迅速作出猜測(cè)、設(shè)想或突然領(lǐng)悟的思維”。[1](104)直覺思維在探索、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律過程中起著重要作用，有利于確定物理問題解決的方向和途徑。安培從電流磁效應(yīng)現(xiàn)象直覺到磁的成因是電流，提出了分子電流的假說，揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)；法拉第由電能產(chǎn)生磁的現(xiàn)象，根據(jù)審美直覺提出了磁也能產(chǎn)生電的假說，然后通過大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象；德布羅意根據(jù)作為波動(dòng)的光具有位移性的事實(shí)，在審美直覺的驅(qū)動(dòng)下大膽地提出了實(shí)物粒子也應(yīng)具有波動(dòng)性的科學(xué)假說，從而建立了物質(zhì)波的重要概念；愛因斯坦更是一個(gè)具有極強(qiáng)直覺能力的科學(xué)大師，他在26歲和37歲時(shí)分別創(chuàng)立的狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論，并不是在已有的理論體系基礎(chǔ)上通過邏輯推理產(chǎn)生的，而是靠自己豐富的想象力、直覺和靈感，他說：“真正最可貴的因素是直覺?！薄拔蚁嘈胖庇X和靈感?！盵2]中國(guó)科學(xué)院心理研究所有關(guān)腦部活動(dòng)研究結(jié)果表明，靈感并不為少數(shù)“天才”所獨(dú)有，它是邏輯思維和非邏輯思維的有機(jī)結(jié)合。[3]由此看來(lái)，直覺是一種重要的創(chuàng)造性思維。為此，筆者運(yùn)用思維學(xué)理論，探討直覺思維的特性和形式，結(jié)合自己的物理教學(xué)實(shí)踐，提出物理教學(xué)中直覺思維能力的培養(yǎng)方法和教學(xué)策略。一、直覺思維的特性（一）整體性直覺思維是綜合運(yùn)用已有知識(shí)、表象、經(jīng)驗(yàn)感覺，從整體上研究物理問題，從整體上把握物理對(duì)象和物理過程，把注意力和著力點(diǎn)放在物理問題的整體對(duì)外效應(yīng)上。在對(duì)物理問題作總體分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行一種簡(jiǎn)約、緊縮、有選擇和急速的推理思維，然后，以一種敏銳的觀察力、有根據(jù)的想象力和判斷力，以單刀直入的方式，一次從整體上揭示物理事物的本質(zhì)。[1](105)（二）三維性直覺思維是一種直覺式、頓悟式的思維，它既不是物理經(jīng)驗(yàn)和命題的簡(jiǎn)單歸納和總結(jié)，也不依據(jù)形式邏輯的規(guī)則進(jìn)行思維，它沒有固定的思維程序與格式，而是跳躍式地考察物理問題。著名科學(xué)家錢學(xué)森指出：“如果邏輯思維是線性的，形象思維是二維的，那么，靈感思維是三維的?！盵4]靈感思維的三維性，可理解為靈感思維比抽象思維和形象思維具有更大的自由度，具有以各種不同的方式加工處理頭腦中信息材料的可能性，獲得物理抽象思維和形象思維活動(dòng)所不能得到的思維成果。（三）突發(fā)性直覺和靈感的產(chǎn)生往往是突發(fā)的，靈感既可以發(fā)生在為解決物理問題進(jìn)行苦思冥想時(shí)那種受主體指揮和控制的“現(xiàn)實(shí)思維”中，也可以發(fā)生在主體當(dāng)時(shí)并不在思考所要想解決的問題，甚至在某種漫無(wú)目的、不受主體控制的“潛意識(shí)”中。（四）隨機(jī)性直覺思維的隨機(jī)性具有兩方面的含義，首先，靈感的出現(xiàn)常常是人們預(yù)料不到的；其次，直覺思維的結(jié)果可能是正確的，也可能是錯(cuò)誤的，它是對(duì)物理問題的直覺的猜測(cè)，其結(jié)論的正確性要靠實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。當(dāng)然，只有在主體積累了豐富的物理知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)物理學(xué)有濃厚的興趣和強(qiáng)烈的探究欲，具有較強(qiáng)的物理思維能力和靈活分析、解決問題的方法，并對(duì)某一物理問題經(jīng)過超常規(guī)的過量思考，才能產(chǎn)生直覺，顯現(xiàn)靈感。“過量思考是促成靈感到來(lái)的必經(jīng)階段。”[5]蘋果落地人人皆知，但只有牛頓才將之與物體間的引力聯(lián)系起來(lái)，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律；在水中受到浮力作用，人人都有體驗(yàn)，但只有阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力定律。二、直覺思維的形式（一）直覺直覺是運(yùn)用有關(guān)知識(shí)組塊和形象直感對(duì)當(dāng)前問題進(jìn)行敏銳的分析、推理，并能迅速發(fā)現(xiàn)解決問題的方向或途徑的思維形式。在物理教學(xué)中，直覺有三種表現(xiàn)形式。1.直覺的判斷：指人腦對(duì)客觀存在的物理對(duì)象、物理現(xiàn)象、物理過程、物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特征、規(guī)律等的一種迅速的識(shí)別、直接的理解和整體的判斷。2.直覺的啟示：當(dāng)主體沉思于某一物理問題而百思不得其解時(shí)，突然某一時(shí)刻，由于一個(gè)偶然的外部刺激，使他“茅塞頓開”，直覺得出問題的答案或解決問題的方法或途徑。3.直覺的想象：當(dāng)研究某一物理問題時(shí)，外界提供的信息不充分，那么，主體充分發(fā)揮想象力，把大腦中的所有知識(shí)組塊和“潛知”調(diào)動(dòng)起來(lái)，并進(jìn)行重新組合、加工，然后與原有的信息結(jié)合，從而把一個(gè)未曾料到的關(guān)系、模型、形象構(gòu)想出來(lái)。[1](109)（二）靈感英國(guó)著名病理學(xué)家貝弗里奇認(rèn)為：“靈感是指對(duì)情況的一種突如其來(lái)的頓悟或理解。”錢學(xué)森認(rèn)為，靈感是潛意識(shí)，當(dāng)醞釀成熟時(shí)突然溝通涌現(xiàn)于意識(shí)成為靈感。[6]筆者認(rèn)為，靈感是以已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在意識(shí)高度集中之后產(chǎn)生的一種極為活躍的精神狀態(tài)，這時(shí)人的思維會(huì)對(duì)百思不得其解的問題，產(chǎn)生突發(fā)性飛躍和敏銳的頓悟，從而解決問題。物理學(xué)研究中引發(fā)靈感大致有兩種情形。一是外界偶然的刺激，包括得到哲學(xué)的啟發(fā)，得到大自然或生活經(jīng)驗(yàn)的啟示，得到其他物理學(xué)工作者的啟示，得到相鄰學(xué)科的啟示，受到某種情景的觸發(fā)。二是物理概念、物理表象、物理方法等在大腦內(nèi)的相互作用，使得潛意識(shí)獲得足夠的“能量”，躍遷到顯意識(shí)。[1](110)可見，直覺是在多次反復(fù)的抽象思維和形象直感的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，而靈感則是多次直覺的升華和結(jié)晶。直覺是創(chuàng)造的先導(dǎo)，靈感是創(chuàng)造活動(dòng)的頓悟。三、直覺思維能力的培養(yǎng)方法和教學(xué)策略（一）重視結(jié)構(gòu)教學(xué)，形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)組塊思維能力首先，要掌握物理學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。布魯納提出：“結(jié)構(gòu)的理解，能使學(xué)生從中提高他直覺處理問題的效果。”無(wú)結(jié)構(gòu)零亂的信息難以形成直覺思維，當(dāng)有秩序、有結(jié)構(gòu)的信息從提供的信息中忽隱忽現(xiàn)時(shí)，就會(huì)活躍直覺思維。物理學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)是指物理學(xué)的基本概念、基本原理和基本方法、觀念以及它們之間的相互聯(lián)系所構(gòu)成的理論框架。心理學(xué)上的格式塔學(xué)派認(rèn)為：知識(shí)的整體由部分構(gòu)成，但整體比部分之和的意義更大。要幫助學(xué)生理解物理概念和物理規(guī)律的內(nèi)涵、外延以及它們之間的聯(lián)系，將新知識(shí)納入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)；經(jīng)常幫助學(xué)生建立起單元、章節(jié)以及全書的整體框架，使物理知識(shí)系統(tǒng)化，形成合理的物理學(xué)科的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，積累組塊思維的材料，借此獲得直覺的判斷和聯(lián)想，進(jìn)而提高直覺思維獲得正確結(jié)論的概率。如，學(xué)過動(dòng)能定理后可引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)如下圖所示的知識(shí)方法結(jié)構(gòu)，形成動(dòng)能定理的組塊材料，學(xué)生不僅理解了建立動(dòng)能定理的根據(jù)、內(nèi)涵和外延，而且掌握了動(dòng)能定理的最佳應(yīng)用方向，在解決有關(guān)“位移類”動(dòng)力學(xué)問題時(shí)，能憑直覺選用動(dòng)能定理，作出簡(jiǎn)捷的解答。例1.如圖1所示，一小木塊以初速?gòu)腁點(diǎn)進(jìn)入粗糙水平軌道AB段，然后沿光滑豎直半圓軌道BC段運(yùn)動(dòng)，最后落到D點(diǎn)。已知AB=s，半圓軌道半徑為R，小木塊與AB段之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。求小木塊最后落到D點(diǎn)時(shí)的速率。解：對(duì)小木塊從A→B→C→D全過程，因AB段粗糙機(jī)械能不守恒，而動(dòng)能定理適用，列式為：，。其次，要全面訓(xùn)練物理思維方法和物理研究方法。直覺思維是一種瞬間思維，它是形象思維與抽象思維的凝結(jié)、簡(jiǎn)縮或躍進(jìn)。因此，整個(gè)高中教學(xué)要有計(jì)劃地全面介紹、系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生的形象思維、抽象思維和直覺思維的各種方法與物理學(xué)研究方法。高中物理教材主要以知識(shí)邏輯發(fā)展為主線編寫，物理思維方法、科學(xué)研究方法和辯證哲學(xué)方法都是穿插于其間的，教師應(yīng)對(duì)這些方法進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和歸納，使學(xué)生獲得較系統(tǒng)的方法論知識(shí)。如研究物理事實(shí)用實(shí)驗(yàn)觀察法；物理研究對(duì)象用抽象模型法；物理概念用總結(jié)歸納法；物理量定義用比值法或乘積法；發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律用實(shí)驗(yàn)歸納法、演繹推導(dǎo)法和類比推理法等；分析復(fù)雜問題用等效法、理想化方法、假設(shè)方法、模擬研究和數(shù)學(xué)方法；相似問題用類比法；臨界問題用辯證法……使學(xué)生頭腦中形成方法場(chǎng)，促進(jìn)直覺思維的發(fā)展。教學(xué)實(shí)踐證明，知識(shí)與方法的完美結(jié)合，通過應(yīng)用形成能力；物理知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、方法、思想的積累和融合是產(chǎn)生靈感的先決條件。再次，要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用組塊思維的習(xí)慣。直覺思維是知識(shí)組塊與當(dāng)前問題相互作用的產(chǎn)物。知識(shí)組塊既可以是一個(gè)知識(shí)單元，還可以是一個(gè)問題類型或一個(gè)問題模式，但更多的情況是知識(shí)、方法和經(jīng)驗(yàn)的濃縮，它作為一個(gè)整體被儲(chǔ)存、提取和應(yīng)用。組塊思維是直覺思維的主要表現(xiàn)，要在學(xué)生形成知識(shí)組塊的基礎(chǔ)上，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用組塊思維的習(xí)慣：重視基本問題的教學(xué)，使學(xué)生掌握基本問題的類型、物理情景以及解法和結(jié)論；注意新舊問題的比較和聯(lián)想，將新問題轉(zhuǎn)化為舊問題，將舊問題的結(jié)論和方法遷移應(yīng)用于新問題；解決問題時(shí)通過理想模型的構(gòu)建，提供直覺思維突變的模塊，訓(xùn)練快速、正確解決問題并進(jìn)行組塊思維的習(xí)慣。實(shí)踐表明，通過物理系列問題的分析，總結(jié)出它們的共性，對(duì)訓(xùn)練學(xué)生的組塊思維，提高直覺遷移力是有利的。如，對(duì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理和電磁流量計(jì)、霍爾效應(yīng)、磁流體發(fā)電機(jī)等問題的原理放在一起分析作比較，歸納出它們的共同點(diǎn)，等等。（二）重視整體分析，加強(qiáng)發(fā)散思維、優(yōu)化思維的訓(xùn)練，增強(qiáng)直覺調(diào)控能力第一，重視過程教學(xué)，增加對(duì)物理知識(shí)理解的深度和廣度。要重視物理概念、規(guī)律和物理問題的提出、形成或發(fā)現(xiàn)的過程教學(xué)，解決問題時(shí)要建立物理過程示意圖，幫助學(xué)生發(fā)揮直觀想象力。分析力學(xué)和電、磁場(chǎng)問題要畫受力分析圖、過程展示圖，定電流、電磁感應(yīng)問題要畫等效電路圖，等等，逐步積累直覺思維的經(jīng)驗(yàn)。如，對(duì)碰撞過程的微觀展示與分析，如圖2所示，[7]有助于學(xué)生對(duì)“彈性碰撞、非彈性碰撞和完全非彈性碰撞定義、所遵循規(guī)律”的正確理解：彈性碰撞兩小球經(jīng)歷壓縮階段和恢復(fù)階段，從狀態(tài)Ⅰ變化到狀態(tài)Ⅴ，兩小球完全恢復(fù)形狀，碰撞過程中不僅動(dòng)量守恒，而且機(jī)械能守恒（壓縮階段有部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，恢復(fù)階段這部分彈性勢(shì)能又逐漸轉(zhuǎn)化為動(dòng)能），所以碰撞前后動(dòng)能相等；非彈性碰撞從狀態(tài)Ⅰ變化到狀態(tài)Ⅳ，不能完全恢復(fù)原狀，碰撞過程中只有動(dòng)量守恒；完全非彈性碰撞只有壓縮階段，從狀態(tài)Ⅰ變化到狀態(tài)Ⅲ，動(dòng)量守恒，但絲毫不能恢復(fù)形狀，壓縮階段減少的動(dòng)能不是儲(chǔ)存為彈性勢(shì)能，而是由于內(nèi)摩擦全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能了，因此，碰撞過程中機(jī)械能不守恒，而且動(dòng)能損失最大。學(xué)生在頭腦中建立了碰撞過程動(dòng)態(tài)的形象直感，對(duì)三類碰撞所遵循規(guī)律的微觀機(jī)理有深刻的認(rèn)識(shí)，形成碰撞模型的知識(shí)組塊，在分析其他類碰撞問題時(shí)必然表現(xiàn)出直覺判斷力。第二，重視整體分析，增強(qiáng)宏觀直覺調(diào)控力。在解決物理問題時(shí)，從宏觀上對(duì)問題作整體分析，抓住物理問題的框架結(jié)構(gòu)和本質(zhì)關(guān)系，確定解決問題的總體思路和途徑，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大跨度、大步驟的整體思維，培養(yǎng)跳躍式思維能力。如研究對(duì)象整體化、物理過程全程化解題方法的應(yīng)用，有利于增強(qiáng)宏觀直覺調(diào)控力。

例2.如圖3所示，固定斜面AB下端與光滑圓弧軌道BCD的B端相切，圓弧軌道半徑為R，圓心O與A、D在同一水平面上，∠COB=θ?，F(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的小物體，從斜面上的A點(diǎn)無(wú)初速滑下，已知小物體與AB斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。求小物體在斜面上能夠通過的總路程。解：從全過程出發(fā)，每當(dāng)小物體在斜面上滑動(dòng)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱均要消耗機(jī)械能，使小物體的最大高度不斷降低，當(dāng)在B點(diǎn)以下光滑圓弧軌道上滑動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒，小物體左右振動(dòng)最大高度不再降低。根據(jù)能量守恒定律可知這是全過程直覺洞察、調(diào)控的表現(xiàn)。第三，重視變式分析，增強(qiáng)思維發(fā)散力。在物理概念、規(guī)律教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生多方位理解概念、規(guī)律的內(nèi)涵，多角度體驗(yàn)研究方法。習(xí)題教學(xué)中，經(jīng)常選擇富有啟發(fā)性的問題，或者對(duì)某一問題采用多種知識(shí)途徑和方法求解，或者改變提問的角度、改變問題的條件、改變習(xí)題的類型等方式，把一個(gè)問題變化成多個(gè)問題，讓學(xué)生思考、分析，有利于培養(yǎng)思維的發(fā)散力。例3.從不高的空中O點(diǎn)，以相等的速率朝著一切可能的方向，同時(shí)拋出若干個(gè)小球，試證：這些小球在落地前的任何時(shí)刻都處在同一個(gè)球面上。解法一：以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，在一個(gè)豎直面上建立平面直角坐標(biāo)系，如圖4所示。研究該豎直平面上運(yùn)動(dòng)的小球在任意時(shí)刻都處在同一圓周上，命題即證。設(shè)某個(gè)小球拋出時(shí)初速方向斜向上與軸正向的夾角為，則它在時(shí)刻的坐標(biāo)為設(shè)=,=；在任意確定時(shí)刻,、均有確定值，代入上述兩式，可得上述兩式是圓心坐標(biāo)為（0，-）、半徑為的圓的參數(shù)方程。表明圓心的位置沿軸向下以加速度作自由落體運(yùn)動(dòng)，而圓的半徑（=）隨時(shí)間成正比例增大。（節(jié)日的煙火，從遠(yuǎn)處看有的像一個(gè)球的形狀，便是上述所證明的道理。）解法二：設(shè)想各小球從O點(diǎn)拋出的同一時(shí)刻，從O點(diǎn)自由落下一物體P，以物體P為參照物，則因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)，斜上拋、斜下拋運(yùn)動(dòng)，豎直上拋、豎直下拋運(yùn)動(dòng)均可看作是初速方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，以物體P為參照物，各小球自由落體分運(yùn)動(dòng)與參照物自身的自由落體運(yùn)動(dòng)抵消了，在P上觀察，各個(gè)小球向空間各個(gè)方向均作速度為的勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以，任意時(shí)刻各個(gè)小球均處在以P為圓心，為半徑的球面上。解法一數(shù)理結(jié)合推理嚴(yán)密，有利于提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)解物理問題的能力。解法二運(yùn)用假設(shè)法變換參照物，將運(yùn)動(dòng)合成思想、對(duì)稱思想融合在一起，方法巧妙，富有動(dòng)感，表現(xiàn)出直覺思維的獨(dú)特性。第四，加強(qiáng)優(yōu)化訓(xùn)練，增強(qiáng)直覺思維選優(yōu)力。愛因斯坦認(rèn)為，直覺是面對(duì)各種可能性作出正確選擇的重要能力。[2](89)通過力學(xué)教學(xué)，要使學(xué)生從整體上掌握力學(xué)主規(guī)律之間的聯(lián)系和特點(diǎn)（下圖表所示）。同時(shí)通過實(shí)例的分析與探究，總結(jié)出解題優(yōu)選原則：解決滿足守恒定律條件的過程題選用守恒定律；解決與加速度直接有關(guān)的瞬時(shí)題選用牛頓第二定律；解決與時(shí)間直接相關(guān)的過程題選用動(dòng)量定理；解決與對(duì)地位移直接相關(guān)的過程題選用動(dòng)能定理；解決與相對(duì)位移直接相關(guān)的過程題選用能量守恒定律；一條規(guī)律解決不了時(shí)，再考慮其他規(guī)律和臨界條件、隱含條件以及幾何關(guān)系。教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生一旦領(lǐng)悟上述力學(xué)規(guī)律和解題規(guī)律性的本質(zhì)，將表現(xiàn)出很強(qiáng)的針對(duì)實(shí)際問題運(yùn)用組塊思維優(yōu)化選擇規(guī)律解題的直覺判斷力。（三）鼓勵(lì)大膽猜測(cè)，打破思維定勢(shì)，提高直覺思維的敏銳性和創(chuàng)造性1.鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜測(cè)牛頓說過，沒有大膽的猜測(cè)就不可能有偉大的發(fā)現(xiàn)。猜測(cè)是一種合情推理，屬于綜合程度較高的直覺認(rèn)識(shí)過程。布魯納說：“應(yīng)該給學(xué)生一定的訓(xùn)練，使之認(rèn)清猜想的合理性?！盵8]第一，類比猜測(cè)。在物理學(xué)的發(fā)展過程中，類比明顯地起著啟示、探索、開路和創(chuàng)新的作用，許多新概念、新規(guī)律、新理論的提出借助于類比猜測(cè)。如類比水波、聲波猜測(cè)光波的性質(zhì)；盧瑟福將原子結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)系模型類比，猜測(cè)原子的核式結(jié)構(gòu)模型，等等。同樣，在物理教學(xué)中，可以通過類比引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)。如萬(wàn)有引力定律F=Gm1m2/r2和庫(kù)侖定律F=kQ1Q2/r2表達(dá)形式完全相同，因此，可讓學(xué)生猜測(cè)，萬(wàn)有引力場(chǎng)與庫(kù)侖力場(chǎng)所具有的一些相同性質(zhì)：重力場(chǎng)中因?yàn)橹亓ψ龉εc路徑無(wú)關(guān)，所以可以引入重力勢(shì)能的概念，物體在重力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，如果只有重力做功，那么動(dòng)能與重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能守恒。電場(chǎng)中因?yàn)殡妶?chǎng)力做功也有與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，所以，也可引入電勢(shì)能的概念，如果只有電場(chǎng)力做功，那么，動(dòng)能與電勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，但它們的總和不變（即兩種場(chǎng)都具有能的性質(zhì)）。在電場(chǎng)的教學(xué)中，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，類比重力場(chǎng)讓學(xué)生猜測(cè)電場(chǎng)所具有的性質(zhì)，實(shí)踐表明，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的直覺猜測(cè)、類比遷移能力是很有效的。有學(xué)生通過類比探索發(fā)現(xiàn)，浮力做功也有與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，他引入了浮力勢(shì)能的概念，直覺地建立了包括浮力勢(shì)能在內(nèi)的“類機(jī)械能守恒定律：物體在液體中運(yùn)動(dòng)，如果不考慮液體的阻力，只有重力和浮力做功，那么，動(dòng)能、重力勢(shì)能和浮力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，但它們的總和保持不變”。浮力勢(shì)能概念本身并不重要，但學(xué)生這種類比能力和直覺創(chuàng)新精神是值得贊揚(yáng)的。第二，審美猜測(cè)。從物理學(xué)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)上看，以物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象的物理學(xué)理論體系，呈現(xiàn)了異乎尋常的“對(duì)稱、和諧、簡(jiǎn)潔、多樣統(tǒng)一”等形式美。[1](163)如運(yùn)用“對(duì)稱性”解題，簡(jiǎn)潔明快，直覺猜測(cè)、對(duì)稱美感蘊(yùn)涵其中。在物理學(xué)中，物理模型、物體的運(yùn)動(dòng)、場(chǎng)的分布、電路和光路等，往往具有對(duì)稱的特點(diǎn)。這些都能促成直覺顯現(xiàn)，突破常規(guī)，開拓思路，使問題迅速而簡(jiǎn)捷地得到解決，有時(shí)甚至一眼看穿得到答案。例5.如圖5所示，一條長(zhǎng)為l的細(xì)線上端固定，下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球，置于方向水平、大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。已知當(dāng)細(xì)線離開豎直位置為角時(shí)，小球處于平衡狀態(tài)。求小球帶何種電荷，帶電量為多少？如果使細(xì)線的偏角由增大到，然后將小球由靜止釋放，則角多大時(shí)，才能使細(xì)線到達(dá)豎直位置時(shí)小球速度剛好為零？學(xué)生利用三力平衡特點(diǎn)很容易求出小球帶正電，電量為q=mgtan/E。但利用功能關(guān)系求時(shí)感到比較困難。應(yīng)提示學(xué)生注意單擺運(yùn)動(dòng)對(duì)稱特點(diǎn)，促成直覺顯現(xiàn)，一下看出的大小。因?yàn)樾∏蛴葾點(diǎn)靜止釋放后，將以O(shè)點(diǎn)為平衡位置振動(dòng)（O點(diǎn)是重力場(chǎng)與電場(chǎng)合場(chǎng)的最低點(diǎn)）。根據(jù)振動(dòng)的對(duì)稱性，小球在速度為零的兩振幅位置A和A′時(shí)，偏離平衡位置的角度相等，所以=2。在物理教學(xué)中，考察物理問題、物理對(duì)象、物理過程、物理規(guī)律、物理理論的美學(xué)特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行審美教育，使學(xué)生具有鑒賞科學(xué)美的能力，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理的猜測(cè)。直覺往往受思維主體的審美情感所支配。愛因斯坦認(rèn)為理論前提的簡(jiǎn)單性應(yīng)當(dāng)是評(píng)價(jià)理論價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)學(xué)家阿達(dá)瑪認(rèn)為，科學(xué)美感這種特殊的美感，是我們必須信任的向?qū)АＸ惛ダ锲嬉舱J(rèn)為，有相當(dāng)部分的科學(xué)思維并無(wú)足夠可靠的知識(shí)作為有效推理的依據(jù)，而勢(shì)必只能憑借鑒賞力的作用來(lái)作出判斷。可以說，由美感產(chǎn)生的直覺是最高層次的直覺。什么是科學(xué)美？科學(xué)美就是人類對(duì)自然的情感，人類認(rèn)識(shí)自然的一種境界，人類改造自然的一種進(jìn)程。對(duì)學(xué)生來(lái)說，科學(xué)美的因素對(duì)他們思維活動(dòng)的影響是潛在的、不被覺察的，但這種審美情感卻是驅(qū)動(dòng)學(xué)生直覺思維的一股強(qiáng)大力量。例如，有個(gè)物體，其比熱、質(zhì)量、初溫分別為（c1、m1、T1）、（c2、m2、T2）……（cn、mn、Tn）。若將這些物體放在一個(gè)絕熱的容器中，試求它們混合后共同的末溫（設(shè)備物體的狀態(tài)保持不變）。學(xué)生如果已知當(dāng)只有兩個(gè)物體相混合時(shí)，T=（c1m1T1+c2m2T2）/（c1m1+c2m2），他們也許會(huì)很自然地猜想到個(gè)物體相混合的結(jié)果是T=（c1m1T1+c2m2T2+…+cnmnTn）/（c1m1+c2m2+…+cnmn），而學(xué)生之所以會(huì)進(jìn)行類比，原因就在于他們有這樣一個(gè)心理傾向：希望相似的問題應(yīng)當(dāng)有相似的結(jié)果。這種愿望的產(chǎn)生正是追求和諧性的具體體現(xiàn)。[9]2.采用多種教學(xué)方法，開展多種課外創(chuàng)新活動(dòng)在課堂教學(xué)中，針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況和具體教學(xué)內(nèi)容，選擇便于學(xué)生探索問題和發(fā)表見解的教學(xué)方法，如探索發(fā)現(xiàn)法、討論法等。探索發(fā)現(xiàn)法是通過學(xué)生探究、以再發(fā)現(xiàn)的方式，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力、問題解決能力和探究能力等，它的運(yùn)用有利于學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，大膽猜測(cè)、提出問題、探索解決問題的途徑。討論法是由教師根據(jù)教學(xué)需要提出問題，由學(xué)生事先準(zhǔn)備，課堂上進(jìn)行討論，再由教師總結(jié)的一種教學(xué)方法，它的運(yùn)用有利于學(xué)生通過深入思考，在有充分準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，發(fā)表自己的看法和見解。[9]另外，通過豐富多彩的課外活動(dòng)（小實(shí)驗(yàn)、小論文、物理游戲、參觀工廠和科技館等）和勞技教育活動(dòng)課（開展學(xué)習(xí)創(chuàng)造學(xué)理論和方法，小制作、小發(fā)明提案構(gòu)思征文比賽和創(chuàng)新、發(fā)明實(shí)物展覽、評(píng)獎(jiǎng)等活動(dòng)），培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，直覺能力和創(chuàng)造性物化能力。我校通過改革物理課堂教學(xué)方法，拓展勞技教育創(chuàng)新途徑，指導(dǎo)學(xué)生搞創(chuàng)造發(fā)明，已有121項(xiàng)學(xué)生發(fā)明作品獲省級(jí)以上獎(jiǎng)，12項(xiàng)發(fā)明獲國(guó)家專利。實(shí)踐證明，通過知識(shí)教學(xué)，注重直覺思維、創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)和物理學(xué)科學(xué)研究方法、思維方法的訓(xùn)練，不僅能有效地提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力，而且有力地促進(jìn)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)觀的形成，從根本上掌握物理學(xué)科的特點(diǎn)和遵循認(rèn)知、思維規(guī)律的科學(xué)學(xué)習(xí)方法，提高認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)能力、思維品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)。最后應(yīng)當(dāng)指出，由于直覺思維具有隨機(jī)性和偶然性，直覺思維的結(jié)果可能正確，也可能錯(cuò)誤。因此，無(wú)論是課內(nèi)還是課外，均要?jiǎng)?chuàng)設(shè)良好的學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極參與的教學(xué)活動(dòng)氛圍，建立平等的師生關(guān)系，采用民主型的教學(xué)方式，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、大膽猜測(cè)。倘若猜錯(cuò)了，切不可訓(xùn)斥，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)和啟發(fā)；如果猜對(duì)了，則應(yīng)充分肯定、表?yè)P(yáng)；對(duì)具有創(chuàng)見性的想法和創(chuàng)新成果，則要大力表彰。這樣才能不斷激勵(lì)和提高學(xué)生的直覺思維能力。參考文獻(xiàn)：［1］閻金鐸，等.物理思維論［M］.南寧：廣西教育出版社，1996.［2］鐘啟泉.物理教育展望［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2002.88,89.［3］劉英楠.我們的靈感從哪里來(lái)［N］.北京晨報(bào)，20030723（24）.［4］錢學(xué)森.思維學(xué)引論［M］.上海：上海人民出版社，1986.141.［5］劉愛倫.思維心理學(xué)［M］.上海：上海教育出版社，2002.280.［6］陳新夏，等.思維學(xué)引論［M］.長(zhǎng)沙：湖南人民出版社，1988.328.［7］閻金鐸，等.中學(xué)物理教材教法［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，1998.31.［8］朱鐵成.物理教學(xué)思維學(xué)［M］.長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社.1996.171.［9］胡衛(wèi)平.物理直覺思維能力的培養(yǎng)［J］.物理教學(xué)，2002，（9）：10—13.