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试析高职技术物理教学中思维能力的培养
作者：张艺中
关键词：技术物理教学；思维能力培养
知识是基础，能力是表现，而思维是核心。技术物理教学的目的是让学生间接地接受前人的经验，但更重要的是培养学生在实践生活中运用知识分析问题和解决问题的能力。高职技术物理教学大纲也强调培养学生思维能力是技术物理教学的中心任务。鉴于此，在技术物理教学中，应着眼于学生思维能力的培养、思维方式的训练、思维视角的转换和思维视野的拓展。下面简要介绍在技术物理教学中培养学生思维能力的方法。
激学导思，启发学生思维的积极性
学习是一项艰苦的脑力劳动，是紧张的思维活动，无论是知识学习、技能掌握，还是其他各种能力的培养，都有一个思维过程。这个思维过程是别人无法代替的，要由学生自己去完成。这就要求教师去点燃学生思维的火花，教中有导，使学生从心理上感到“我要学”，激起求知欲望。
激学，就是教师列举典型的物理事实，说明意义，明确目的，使学生感到有学习和探求的需要，增强学习的责任感。例如，在教学原子核能的释放和应用这部分内容时，先提出由于生产的发展和生活水平的提高，人们消费的能源急剧增加。目前，人类使用的燃料主要有煤、石油和天然气，而这些能源在地球上的蕴藏量是有限的。据科学家们的估算，石油只能再用几十年，煤和天然气也只能再用一二百年。随着时间的推移，地球上必然会出现能源危机。那么怎样解决这个问题呢？目前，人类正在研究用某种方法进行受控核聚变，如果有朝一日受控核聚变实现的话，它将为人类提供更为巨大的能源。接着利用多媒体放映下列一段材料：核聚变的原料——氘。氘的储量非常丰富：1L海水中大约含有0.03g的氘，地球表面海水总量有1018t。而1g氘发生核聚变可以释放能量3.6×1011J，那么海水中的氘能够释放的核聚变能量可达10.4×1030J，相当于3.3×1020t的优质煤完全燃烧释放的能量。如果按全世界每人每年消耗10t优质煤的能量计算，则大约可用50亿年以上（相当于太阳的寿命），由此可知海水是一个堪称取之不尽、用之不竭的能量宝库。受控核聚变是当代科技界为解决人类未来能源问题而开展的一项尖端科技攻关项目，但至今尚在研究之中，还有许多困难需要克服。随着科学技术的不断发展，可以预言，人类利用受控核聚变的时代已不再遥远。通过列举这一典型材料，激起学生对这部分知识的求知欲望，增强了学习责任感，从而调动了学生学习和探索的积极性。激学，也就是教师根据教材的有关知识和学生的认知状况，把需要解决的课题有意识、巧妙地寓于各种各样符合学生实际的兴趣活动中，并对学生进行启发式设疑，从而使学生的注意、记忆、思维凝聚在一起，产生学习和探索的积极性，以达到智力活动的最佳状态，为完成新课任务达到预期的教学效果。
导思，就是教师指导学生去思考。导思的要求：一是要围绕教学目的去设“思”，中心明确，重点突出。二是要根据学生的实际（包括思维特点、知识基础、动手能力等）。三是要创造气氛鼓励“思”，充分调动学生学习的积极性，避免课堂一潭死水。四是提供条件落实“思”。例如，在教学洛伦兹力的特点时，提出下列“导思”的思考题：带电粒子垂直进入匀强磁场将做什么运动？为什么会做这种运动？洛伦兹力在什么平面上？与速度的方向关系怎样？洛伦兹力对带电粒子是否做功？洛伦兹力对带电粒子运动起什么作用？带电粒子运动将具有什么特点？然后，教师用圆球形电子射线管演示带电粒子垂直进入匀强磁场的运动情况，通过实验可观察到带电粒子将做圆周运动，设问：它为什么会做这种运动？此时学生的思维活跃起来，从而激发了学生思维的积极性。
克服思维定势，培养学生思维的多相性
技术物理教学中的思维定势表现为学生思维的一种趋向性与专注性。以教育心理学而论，“定势”就是在教学过程中学生应用知识技能时既定心理的准备状态，这种心理状态使学生按照一定的习惯思路去考虑和认识问题。正确利用这一思维规律，有助于学生运用记忆中储存的知识信息促进正迁移，缩短知识的更新周期。然而，由于思维定势的形成常伴随着思维的惰性和“功能僵化”，形成负迁移，造成“定势错觉”，产生消极影响。由此可知，对于技术物理教学中的思维定势应当采取扬长避短、兴利抑弊，发挥其积极作用，克服其消极影响，以培养学生优秀的思维品质，发挥他们的才能。例如，在教学电磁振荡时，由于电磁振荡与机械振动的规律相似，因此，在教学中可诱导学生将LC回路产生的电磁振荡与已学过的单摆（或弹簧振子）的振动相类比，促进正迁移的产生。又如，机械振动与机械波各有其本质特征，又是相互联系的，应通过对比，揭示区别，注意审时度势，平衡思维定势，在一定条件下，让思维定势的消极影响适时地向积极作用方面转化。
思维的多相性主要表现在能从不同角度、不同方面，运用多种方法思考问题、解决问题，克服思维定势。为了培养学生思维的多相性，在技术物理教学中应注意借题发挥，层层深入，使知识融会贯通和迅速发生迁移。例如，学生学习过圆周运动、万有引力和人造地球卫星等知识之后，在课堂上呈现出这样一道题：有人想发射一颗80min绕地球一周的人造地球卫星，能否做得到？为什么？通过教师的启发，学生能把前面所学的知识联系起来，迅速发生迁移，并能从多角度来解决这个问题。一部分学生从卫星的周期角度入手，根据卫星绕地球转动所需的向心力就是地球对卫星的引力，可得卫星沿地球表面附近（即r＝R地）运动时的最短周期T＝≈85min＞80min，所以想发射一颗周期为80min的卫星是不可能的。一部分学生从卫星运动的轨道角度入手，并假设卫星的周期T＝80min，根据卫星绕地球转动所需的向心力就是地球对卫星的引力，可得卫星绕地球转动的轨道半径r＝ ≈6.2×106m＜R地=6.4×106m，由此可知，要想发射一颗周期为80min的卫星是不可能的。一部分学生从地球提供的向心力角度入手，地球对卫星所能提供的向心力为F＝ ，卫星周期T＝80min时所需的向心力为f＝ ，当r＝R地时，地球对卫星所能提供的向心力最大F≈9.8m卫，而卫星所需的向心力最小f≈10.96m卫。由上分析可知F＜f，所以，要发射一颗80min的卫星是不可能的。一部分学生从卫星的环绕速度角度入手，根据卫星绕地球转动所需的向心力就是地球对卫星的引力，可得卫星绕地球运转的环绕速度V＝ ，又若地球卫星的周期为80min，则其绕地球的线速度为V＝ ，当r＝R地＝6.4×106m时，卫星环绕地球的速度最大Vmax≈7.9×103m/s，而卫星绕地球的线速度V≈8.4×103m/s＞Vmax，所以，要想发射一颗周期为80min的卫星是不可能的。通过这样多层次的训练，培养了学生思维的多相性。
强调自学，培养学生思维的独立性
课堂上让学生带着问题阅读教材，让学生独立思考。学生能看懂的，教师不要多讲，学生会做的，教师不要代替，学生能得出的结论要让学生自己去归纳总结，从多方面培养学生进行独立思考的能力。例如，高职《技术物理（上册）》（高教版2001年第一版）第六章“物态及其变化”，所学内容是在初中物理基础上的进一步扩展和提高。所以，这一章内容安排给学生自学，教师给学生印发自学提要，给学生提供思考线索。同时，自学提要做到紧扣教材、眉目清晰、线索分明、重点突出、前后贯通、富有启发性，为学生提供有效的自学路标和向导，使学生带着问题去阅读教材，让学生独立思考。又如，在教学推导闭合电路的欧姆定律的数学表达式时，教师先给出条件，提出要求：闭合电路中（高职《技术物理（下册）》）第12页图8.18电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，电路中的电流为I。寻找I与E、R、r的关系。然后让学生自己推导，最后让学生自己去归纳总结其物理意义。通过这样的教学，培养学生思维的独立性。
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