物理习题中直觉思维的作用与培养

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  【摘要】:直觉思维是一种非逻辑性思维,教师若适时地引导学生用直觉思维解题,往往能化繁为简,化难为易,并使学生思维的敏捷性、灵活性、创造性等品质得到有益的锻炼。
  【关键词】:直觉思维解题
  为什么牛顿被苹果砸中,能猜测地球有引力作用?为什么瓦特观察水蒸汽顶起壶盖,能发明出蒸汽机?其间,直觉起到很重要的作用。
  直觉思维是指未经分析而迅速地对问题的结论或求解方案作出合理猜测、设想或突然领悟的思维。若在教学中能适时地引导学生用直觉思维解题,往往能化繁为简,化难为易,并使学生思维的敏捷性、灵活性、创造性等品质得到有益的锻炼。本文以几例高中物理试题中的直觉思维应用试作浅析。
  一、直觉思维在物理试题中应用的几个视角
  1.由直觉感知结果,缩短推理环节
  利用知识的贮存和生活体验的积累,产生与题目相关的联系和类比,使问题得到快速进展
  例如,用如图所示的四种方法悬挂同一个镜框,绳子所受拉力最小的是()
  
  
  
  直觉点:两绳中的拉力情况与做引体向上,两胳膊的受力情况相似,生活经验告诉我们,两胳膊平行拉动时最省力,所以迅速选出答案C
  2. 由直觉引发猜想,探寻解题途径
  学生在解题中,思维遇到障碍而束手无策时,可利用直觉思维的估摸导向作用,让思路的不断转化延伸直至结果。
  例如2011年高考选择题第四题,如图所示,演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于
  A.0.3J B.3JC.30JD.300J
  在估摸尝试中,学生的直觉一:从功的求解公式来看,需要知道力和在力方向的位移,但二者都未知;
  直觉二:从动能定理入手,竖直上抛到最高点的过程可以逆过来研究自由落体,只需估计下鸡蛋的质量,做杂技演员扔鸡蛋能上升的高度,用mgh即能解决问题。
  这样避开了繁杂的解析过程,以题目所允许的非严密性得出结果。
  3. 数形结合,诱发直觉
  由物理本身的对称性、和谐性、相似性,挖掘美感,诱发直觉思维。
  例如2008年江苏高考第13题:
  抛体运动在各类体育运动项目中很常见,如乒乓球运动.现讨论乒乓球发球问题,设球台长2L、网高h,乒乓球反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反,且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力.(设重力加速度为g)
  (2)若球在O点正上方以速度 水平发出,恰好在最高点时越过球网落在球台的P2(如图虚线所示),求 的大小.
  由对称性的美感,直觉可以帮助我们把小球的运动轨迹画出,直观的辅助学生分析,此问豁然开解。
  二、直觉思维的失误
  直觉思维因其突发性、跳跃性,常常可使学生得到意想不到的收获,同时它也是把双刃剑,因缺乏细腻、严谨等会产生欠准、错误等负效应。
  例如:如图 (甲)所示,一正方形单匝线框abcd放在光滑绝缘水平面上,线框边长为L、质量为m、电阻为R.该处空间存在一方向竖直向下的匀强磁场,其右边界MN平行于ab,磁感应强度B随时间t变化的规律如图(乙)所示,0~t0时间内B随时间t均匀变化,t0时间后保持B=B0不变.
  (2)若线框从0时刻起,在一水平拉力作用下由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,经过时间t0线框cd边刚要离开边界MN.则在此过程中拉力做的功为多少?
  
  
  学生错解:根据动能定理,WF+W安=ΔEk;而对于W安=-Q,所以WF=ΔEk+Q= +
  错误分析,平时训练的经验积累(直觉):克服安培力做功数值等于回路中产生的焦耳热
  正解:t0时刻线框的速度为v0=at0;在此过程中拉力做的功W= .解得W=
  三、直觉思维能力培养策略
  1. 学生基础知识和解题经验的储备
  直觉的获得虽有偶然性,但绝非凭空臆想,而是以扎实的知识,丰富的解题经验为基础的。教师需关注学生的基础知识掌握,多带领学生各方面的知识涉猎,扩大知识面,归纳解题的技巧和经验,为直觉思维的培养提供知识的源泉。
  2.教师教学观念的转变
  教师需打破 “唯逻辑是从”的观念,要鼓励学生大胆猜想,扶植学生的自发性直觉思维,同时引导学生对自己的猜想进行论证推导。当自身的直觉得到充分表达,并能给出符合逻辑性的证明时,由此带来的成就感将大大激发学生学习的主动性,促成良性循环。
  3.课堂教学形式的多样性
  心理学研究表明,群体中的个体易受他人提出的见解的刺激和启发,产生群体感应和共生效应。教师在教学形式上可以多样化,创造知识争辩的平台,让他们的思维充分亮相,形成各抒己见、争强好胜的热烈气氛,这样更易迸发出灵感的火花,引发学生的直觉思维,培养创新意识。
  扎实的基础是产生直觉的源泉,大胆的联想猜测是诱发直觉思维重要手段。教师需鼓励学生发挥想象,大胆猜测,探寻出最佳解题途径。同时提醒学生对于直觉似真的猜测,进行逻辑推理论证,只有将直觉思维与逻辑思维有机地结合在一起,相互补充才能相映成辉。
  参考文献:
  1.程华.给思维插上翅膀—对直觉思维能力培养的思考[J].中学数学月刊.2008年
  2.杜惠宁.高中物理问题解决中的直觉思维能力培养.河北师范大学硕士学位论文.2010年
  
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