淺論物理學科的思維特點

孫立軍

物理學的研究，無論是概念的建立還是規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、概括，都需要思維的加工，與一般的思維過程相比較，在共性之中，物理學科的思維又有其個性。對這種個性的準確了解和把握，有助于加強物理教學中的針對性和靈活性。

1.模型化

物理學科的研究，以自然界物質的結構和最普遍的運動形式為內(nèi)容。對于那些紛繁復雜事物的研究，首先就需要抓住其主要的特征，而舍去那些次要的因素，形成一種經(jīng)過抽象概括了的理想化的“典型”，在此基礎上去研究“典型”，以發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律性，建立新的概念。這種以模型概括復雜事物的方法，是對復雜事物的合理的簡化。而抽象概括和簡化的過程，也正是人腦對事物的思維加工過程。模型就是一種概括的反映，就是概念，亦即是一種思維的形式。

把握好物理模型的思維，是學生學習物理的困難所在之一。然而，在中學物理教學中，模型占有重要的地位。物理教學，首先是引導學生步入模型這個思維的大門，適應并掌握這種思維形式，具備掌握物理模型的思維能力。

2.多級性

任何一門學科，其內(nèi)容都不會是孤立的存在，不可避免地會與其他學科有或多或少的聯(lián)系。在本學科內(nèi)，一個物理問題的提出、解決，其后所牽涉到的問題，可能有許多個環(huán)節(jié)，問題的解決所經(jīng)歷的思維過程，往往需要分作幾個過程、階段或幾個方面、幾步。須經(jīng)歷分析、綜合的相互轉換，往復循環(huán)，逐級上升。本文謂此特點為物理思維的多級性。

一般說，物理思維的多級性，亦包括了模型的轉換。無疑，這種思維的多級性，要求更高的思維能力，這是對于思維能力培養(yǎng)的一次推進。而對于步入新階段學習的學生來說，是一個新的水平，也是對思維惰性的一個沖擊。從開設物理課開始，便須注意不斷地引導并培植學生發(fā)現(xiàn)新問題、解決新問題的敏銳能力，鼓勵學生勤于鉆研、深于追究的思維品質。

3.多向性

許多物理問題的解決，并不只有一種辦法。同一個問題，從不同的方面出發(fā)，用不同的方法，都可以得到同一個結果。

還有一些問題則不同，并不只有一個結果存在，需要作全面的分析。而解決這類問題所需要的思維過程，須是開放性的。即依據(jù)一定的知識或事實，靈活而全面地尋求對問題的各種可能的答案。這種特點，被稱作發(fā)散思維或求異思維。

求異、發(fā)散是思維的靈活性、廣闊性的體現(xiàn)，要求個體具有能從常規(guī)、呆板或帶有偏見的思維方式中解脫出來，把思維從曾經(jīng)歷過的路上轉移開來，以探求新的解決辦法，又能從不同的角度、方向、方面去思考問題，用多種方法去解決問題。

而且，在思考中能靈活地進行分析和綜合的轉換，全面地把握問題，細心地權衡哪些思維是有利的，哪些思維是正確的。

4.表述的多樣性

物理問題的表達方式也是多種多樣的。例如表述物理規(guī)律，可以用文字敘述，也可以用公式表示，還可以借助于畫圖像。有些問題還可以用各種圖示。概念的表述，亦有類似的方式。每一種表述，都是一種語言，同樣是一種思維。

這種表述的多樣性，在解決問題的過程中，要求首先對思維的方法要加以選擇、優(yōu)化。選擇和優(yōu)化是對思維的批判性品質的表現(xiàn)，也是思維靈活性品質的表現(xiàn)。物理教學，就需培養(yǎng)學生選擇表述方式的意識，學會并掌握物理語言，準確地運用適當?shù)恼Z言思考、論述物理問題的習慣和能力。

5.思維的轉換

思維的轉換是物理思維的又一個特點。它要求個體及時地更換自己的思維方向，轉換思維的方式，改變語言表達方式，以更簡捷、有效的方式進行分析、綜合。研究對象的轉換、物理模型的轉換、物理模型和數(shù)學模型的轉換等是常見的。

思維的轉換，既是物理思維的特點，也是學生學習物理甚覺困難的又一所在。

思維的轉換，是思維的靈活性品質的體現(xiàn)，在物理教學中，需要有意識地培植這種品質。

6.假設與驗證

為著解決某一問題的思維，所必須經(jīng)歷的步驟，一般說有如下四步，即發(fā)現(xiàn)問題、認清問題、提出假設、驗證假設得出結論。而其中的假設與驗證是思維過程的中心環(huán)節(jié)或關鍵環(huán)節(jié)。在解決有多種可能的問題時，結論與假設有關的，必須加以驗證。驗證假設的思維是人的認識深化的過程。驗證的方法，可以是間接的方法，即推理的方法，也可以是直接的檢查，即知覺的方法。但無論以怎樣的方法來作驗證，都直接地培養(yǎng)了學生思維的廣闊性和深刻性。

7.等效思維

等效方法的運用，是物理思維的又一個特點。所謂等效，即效果相同。例如矢量的合成分解、等效電路等屬之，都是簡化復雜問題的方法。把復雜的對象等效作一個模型，以便能夠應用已有的知識去處理。這種等效處理的方法本身，就是一種思維。

8.實踐性

物理知識的另一個特點是它與實踐的緊密聯(lián)系。許多知識是實踐觀察的總結。

就其來源于實踐而又應用于技術這一點講，物理知識是非常具體的、通俗的。而就其概括實踐來講，無論是初級經(jīng)驗的概括，還是高級科學的概括，它又是那么抽象，既具體又抽象的特點，要求解決物理問題的思維，必須具有相應的特點。

在物理教學中，必須時刻注意聯(lián)系實際，以期培養(yǎng)學生具有既能作抽象的概括，又能具體地應用、聯(lián)系實際的思維品質。