高中物理习题教学中学生直觉思维能力的培养

所谓“直觉思维”，是指人脑以已有的知识经验为前提，在解决问题之前尚未尝试严密完整地逻辑推理，而是对事物从整体上宏观把握，以高度简约、浓缩的方式迅速由事物表象猜想、接近甚至洞悉事物本质的一种特殊思维方式.实际上直觉无时无刻不在起作用，人们对各种事件做出判断与猜想离不开直觉.爱因斯坦曾说，“我相信直觉，真正可贵的是直觉……物理学按其本质是一种直觉的科学.物理学家靠直觉提出假设，导出结论，然后加以论证，……物理学家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律，要通向这些定律，并没有逻辑的道路，只有通过那种以对经验共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律.”数学家彭加勒也曾说，“逻辑是证明的工具，直觉是发现的工具”.为什么要在物理教学别强调重视直觉思维呢？这是因为直觉思维具有简约性、创造性和灵活性等特点，使得其在物理教育中具有以下认知功能：创造功能、选择功能、联系功能、导向功能、预见功能等等.可见，直觉思维作为一种认识过程和思维方式，它与逻辑思维的侧重点有所不同，这两种思维方式不仅不矛盾，而且相辅相成，互为补充.

习题教学是物理教学的一个重要组成部分，通过解题可以使学生巩固和深化所学知识，可以培养学生的思维品质.解题过程是一个创造性的思维活动过程，如果能在已有知识和经验的基础上通过直觉思维确定问题的研究方向，不仅有利于问题的正确快速求解，而且对于培养、优化学生的思维品质有着非常重要的作用.

1 习题教学中学生直觉思维能力的培养途径和方法

徐利治教授指出：“直觉思维是可以后天培养的，实际上每个人的直觉思维能力也是在实践中不断提高的”.物理习题教学是培养学生物理直觉思维能力的一种重要而又有效的途径.当学生面对一个全新的物理习题时，首先要在明晰情境，理解题意的基础上通过直觉思维提炼物理模型，通过直觉选择和联系将问题归类，提出解决问题的方案，甚至预见问题的答案；其次可以通过逻辑推理检验直觉思维的正确性，最后得出该问题的准确答案；而最终问题的正确求解反过来又可以刺激培养直觉思维的进一步发展和提高，从而形成良性循环.那么在习题教学中如何培养学生的直觉思维能力呢？

1.1 挖掘习题中的基本物理概念和规律，培养学生直觉思维的灵活性和简约性

题1 如图1，横截面为等腰三角形的两个玻璃三棱镜，它们的顶角分别为α、β，且α

分析 本题的一般思路是找到入射角和折射角，然后用折射率公式计算.由na=sin（α+θ）sinα，nb=sin（β+θ）sinθ，再用数学公式展开比较得到结果.这种解法侧重逻辑思维和推理，数学技能要求较高.如果学生对折射率概念的物理意义理解比较透彻并能灵活加以运用，则由入射角αnb，va

1.2 挖掘习题中的知识结构和体系，培养直觉思维的联系性和选择性

布鲁纳指出：“结构的理解，能使学生从中提高他直觉地处理问题的效果”.合理清晰的知识结构和体系，有助于学生的思维由单维向多维转变，从而形成网络思维.优秀学生解题时思路泉涌，灵感博发，究其原因是头脑中储存有合理清晰的物理知识结构和体系，他能迅速将具体问题与相关知识形成联系，并通过选择优化解题方案.而有的学生由于仅局限于物理公式、物理规律的简单堆砌或死记硬背，知识结构混乱，往往缺乏解题的直觉而显得思路枯竭.

题2 如图2所示，在水平桌面上放置的U型金属导轨间串联一个充电量为Q0、电容为C的电容器，导轨间的宽度为L.现将一根质量为m的裸导体棒放在导轨上，方向与导轨垂直，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，当闭合开关S后导体棒将向右运动，设导轨足够长，接触处的摩擦忽略不计.试判断导体棒的运动情况并求出导体棒最终的运动速度.

分析 本题是一个力电综合题，需要电磁感应、电容器、闭合电路等电学和牛顿运动定律、动量定理等力学知识.如果学生头脑中有相关力学和电学体系，容易高屋建瓴地判断解题的关键是要抓住电容器两极板电势差与导体棒切割磁感线产生的电动势相等是解题的突破口，然后再根据牛顿运动定律、动量定理结合电学知识对问题加以求解.能否将相关知识联系在一起并合理地选择物理规律关系到能否正确快速解题.教师在教学中要引导学生在解题时如何从已有的知识结构体系中选择提炼出有用信息，并加以融会贯通.如，什么情况下用牛顿定律，什么情况下用动量定理（甚至能量观点）等等.若学生没有合理清晰的知识结构和体系，没有先前经验知识的积累和沉淀，是不会迸发出直觉思维的火花的.

1.3 挖掘习题中的知识内涵和外延，培养直觉思维的创造性和导向性

现代社会需要创造性的人才，人类社会文明中的许多重大发现都是基于直觉的.直觉思维是灵活的、发散的、具有导向性和创造性的一种重要思维方法，它能使人的认知结构向外无限扩展，因而具有反常规律的独创性.物理习题教学中要抓住契机培养学生直觉思维的创造性.

题3 正方形线圈的电阻为R，每边长为a，垂直穿过线圈平面的磁感应强度的变化规律为B=B0cosωt，求线圈的发热功率.

分析 本题由磁感应强度的的变化规律可知线圈中的磁通量也按余弦规律变化，基于中等数学，直觉判断不好用法拉第电磁感应定律求解.挖掘此题的知识内涵发现，这一情境同线圈在匀强磁场中匀速转动时通过线圈的磁通量变化情况相同，两者可等效变换.至此，用正弦交流电规律求解本题的思路便跃然纸上.这种方法中学生很容易理解和接受.只要善于挖掘习题中的知识内涵和外延，借题发挥，一定能培养和提高学生直觉思维的创造性.

2 习题教学中培养学生直觉思维能力时应注意的问题

首先，教师和学生要重视直觉思维，赋予直觉思维以合理的地位.直觉思维曾经被许多人所忽视，教师要向学生强调，在科学创造过程中，直觉思维和逻辑思维是同等重要的.教师还可以通过物理学史的介绍，使学生相信科学创造过程中直觉思维普遍存在的客观性，为学生主动养成直觉思维的习惯奠定心理基础.

其次，教师要在习题教学中设置学生直觉思维的意境，要诱导、启发和鼓励学生大胆猜想，有计划地培养学生运用直觉思维解决问题的能力.教师要经常运用直觉思维对问题进行猜度，为学生做出示范，引发学生模仿.布鲁纳认为，如果学生从来没有见过他们的长辈有效地利用直觉思维的方法去解决问题，那么，他们就未必会相信和发展自己的直觉思维能力.要爱护、扶植学生的自发性直觉思维，以免挫伤学生直觉思维的积极性.要不断通过实践矫正学生的直觉思维，使学生明白什么值得猜想，什么不值得猜想，应该如何猜想.

最后，直觉思维并非天马行空，直觉的判断和猜想也是有根据的.并且知识储备越丰富越广泛，逻辑思维能力越强，判断和猜想成功的几率就越大.所以，扎实的知识基础和合理清晰的知识结构体系，在任何时候都是我们永恒的话题；要以逻辑思维促直觉思维，经过感性、理性、再感性的循环，让直觉思维和逻辑思维一样，成为我们解决问题的一种优秀品质.