根据大学物理课程特点训练发散思维

赵伟力 覃艳艳

摘 要 作为创造性思维的最主要特点，大学教学中培养学生的发散思维势在必行。文章根据大学物理课程的特点，探讨了在大学物理教学中训练发散思维的可行性，并通过例子说明了如何在大学物理教学实践中加强学生的发散思维训练。

关键词 大学物理 发散思维 教学

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.06.015

Abstract It is imperative to cultivate the divergent thinking in university teaching. In this paper， the feasibility of training divergent thinking in college physics teaching had been discussed by characters of college physics course. We introduced how to training divergent thinking in college physics teaching through the example.

Key words college physics； divergent thinking； teaching

在科技高速发展的今天，大学教学中培养学生的创造性思维势在必行，而创造性思维最主要的特点就是发散思维，它是创造性思维的重要组成部分，也是测定创新能力的主要标志之一。大学物理是一门理论性、实践性、应用性极强的课程，它不仅是学习专业课的基础，而且其完备的知识结构体系具有很强的迁移和再生能力，非常适于培养和训练发散思维。所以，积极发挥大学物理课程的特点和优势，在教学中有意识地培养和发展学生的发散思维，从而提高学生的创造性思维能力，是每个物理教育工作者不可推卸的责任。

1 发散思维的优势

发散思维，又称为扩散思维、求异思维，是大脑在思维时呈现的一种扩散状态的思维模式，是根据已有的某一点信息，运用已有的知识、经验，通过推测、想象，不依常规，寻求变异，从多方面思考问题，以探求解决问题的多种可能性的思维方式。①

发散思维具有流畅性、变通性和独特性三大特点。其中发散思维的流畅性是指在短时间内就任意给定的发散源，选出较多的观念和方案，即对提出的问题反应敏捷，表达流畅。发散思维的变通性是指思维能够触类旁通，随机应变，不受消极思维定势的影响，能够提出类别较多的新概念。发散思维的独特性则是指超越固定的、习惯的认知方式，以前所未有的新角度、新观点去认识事物，提出不为一般人所有的、超乎寻常的新观念。②显然，流畅性反映的是发散思维的速度和数量特征，不管方案的类别是否单一，追求的是思维方案的数量和产生这些方案的速度，变通过程则是克服人们头脑中某种自己设置的僵化思维框架，按照新的方向来思索问题的过程，使思维沿着不同的方向扩散，表现出极其丰富的多样性和多面性，既有发散的数量，同时又有不同的发散类别，而独特性则更多地表征发散思维的本质，追求发散结果的新奇和独特，体现了发散思维的灵魂。发散思维的这三个特点分别代表着发散思维的低、中、高三个层次，三者既彼此独立又相互关联。

发散思维是由中心向外围的扩散思维过程，这种思维方式不仅有利于克服思维定式的保守性和单向片面性，有利于思维的开放性和广阔性，更有利于在多种解决问题的方法中获得最佳路径。发散思维最大的优势就在于可以多方面、多思路地思考问题，尽量拓宽了人的思维极限，对解放思想、开阔思路、发现新生事物等都起到了非常重要的作用。

2 大学物理课程训练发散思维的可行性

大学物理课程集思想、方法、实验于一体，其理论体系结构复杂、层次繁多。其中有很多内容在中学已经学习过，但由于受其他知识的局限，不能对问题进行深入探讨。而在大学物理的学习过程中，由于学生对这些内容已经有了初步的了解和认知，所以在使用微积分、矢量运算、计算机语言编程等更高级的工具使自己的认知水平大大提高的同时，更容易对知识体系进行迁移和再生，并且在迁移和再生过程中更易于训练和发展发散思维。同时，大学物理课程具有与自然、人类生活和生产实践结合紧密的特点，既可以用物理学知识解释相关自然现象，又可以通过物理学理论来指导人们的生活和实践，这无形中给各种不同思维方式的培养和训练开辟了广阔的应用空间。在大学物理教学中不断运用发散思维，不但可以帮助学生更好地掌握知识内容，而且还可以提高突破思维障碍能力和实践运用能力，使学生的想象力和创造力得以提高。

3 大学物理教学中发散思维训练的实施

在大学物理教学过程中训练发散思维究竟“发散”什么？怎么“发散”？简单一句话，就是“一物多用”“一法多用”“一题多解”“一题多变”。具体做法就是每做一件事情后都再问一句“还能干什么”或者“还能怎么做”。

3.1 针对概念和规律

大学物理中涉及到了很多具有某些相似特点或属性的概念和规律，比如：速度、加速度与角速度、角加速度，牛顿第二定律与刚体定轴转动的转动定律，电场的高斯定理、环路定理与磁场的高斯定理、安培环路定理，电场能量与磁场能量，等倾干涉与等厚干涉，单缝衍射与圆孔衍射等等，对于这样的教学内容，我们不是直接灌输式的讲授，而是引导学生根据前面掌握的知识和经验展开联想，通过推测、想象、分析和探索得出后面要学习的知识。教学中不仅重视基础知识和基本技能的传授，同时不忘知识体系中所蕴涵的物理思想方法。在这种既有类比又有联想和推测的学习过程中，让学生的思维流畅和活跃起来，触类旁通，学会“一物多用”“一法多用”。

3.2 针对习题

习题解算是大学物理教学中必不可少的重要组成部分，从题设条件、推理过程、解题方法，到最终的结果、结论或讨论，甚至包括题后的反思和回顾过程，处处都可以进行发散思维的训练。例如：机械波一章中由波形图来建立平面简谐波的波动方程问题，通常的做法是给出 = 0时刻的波形图，并由此得到原点的振动方程 = （ + ），再根据所得到的原点的振动方程写出平面简谐波波动方程的标准形式 = （ ？ + ），其中，若平面简谐波沿轴正方向传播式中取负号；若平面简谐波沿轴负方向传播则式中取正号。③针对题给条件 = 0，我们会让学生思考“除了 = 0时刻，还能换成什么条件”，学生自然想到 = 的情况。我们接着会问“换成 = （<）时刻的波形图，又该如何确定波动方程”。针对问题的推理解算过程，通常学生习惯于按照教材中例题展示的波形平移法或旋转矢量法来获得原点的振动方程，这时我们会问 “除了上述方法还能怎么做”，并启发学生积极思考，最后得到相位传递和原点相位逆推方法来解决上述问题。在对题目进行讨论时，我们把前面几种分析方法都一一摆出来，然后会再问学生“还有没有其它方法”，综合归纳最终又得出公式法。通过对习题进行“一题多变”“一题多解”，在不断的提问和思考当中使其思维灵活起来，不拘泥于狭隘的解题思路，从多个方面、多个角度去认识事物。

3.3 针对理论应用

在理论的实际应用中，我们通过不断增加信息间的相互作用来增强学生的感知力和洞察力，在收敛思维的参与下着重训练学生的发散思维能力。例如：牛顿定律部分的主要内容牛顿三个定律以及与之相关的概念在中学物理中都学习过，学生已经初步掌握了这部分的知识点。于是我们事先将查找实际生活中相关的应用研究布置为作业，很多学生都找到了研究铅球、铁饼等抛体运动规律的文献资料，随后提问“除了文献报道的这些应用外还能干什么”。有人联想到了雨滴、冰雹下落问题，有人联想到了装备投放问题，有人联想到了船舶靠泊过程中的撇缆问题等等……通过教师和学生共同参与的分析比较过程，最终我们选择了和学生专业相关的船舶靠泊过程撇缆问题作为下一步的研究对象，待学生查阅完撇缆问题相关文献后再次提出问题“除了文献报道的这些研究内容还能深入研究些什么情况”，有的学生提出相关文献都仅考虑了重力，没有考虑空气阻力，于是针对运动物体所受的空气阻力再一次查阅文献，得知空气阻力是抛投物体运动的重要影响因素，其具体形式与空气密度及物体的速度、形状等有关，在撇缆头常规运动速度的情况下，假设空气密度均匀，则空气阻力近似与撇缆头飞行速度一次方成正比。之后回归教材，根据牛顿定律推导出撇缆头的运动方程，此时注意要严格、系统、全面地把握好知识点。接下来找一些有兴趣和能力的同学进行合作，对问题进行深入研究，利用MATLAB对运动过程进行仿真模拟，最终获得比较完美的答案。在应用物理知识解决实际问题的过程中，不仅培养和发展了学生的发散思维能力，还使学生体会到了学习的乐趣和价值。而且在实际操作中，往往有学生能另辟蹊径，以崭新的视角认识事物，体现出发散思维的独特性。

4 结束语

以上是我们在大学物理教学中训练发散思维的一些做法和体会。培养思维能力贵在持之以恒，每个高校教师都应在引领学生全面理解和掌握知识的同时，注重培养其思维的敏捷性、灵活性和创造性，以利于提升学生的科学素养。

注释

① 王如平.创造性思维的开发与培养[M].北京：光明日报出版社，2012.

② 辽宁省普通高等学校创新创业教育指导委员会编著.创造性思维与创新方法[M].北京：高等教育出版社，2013.

③ 周茂堂.大学物理（第一册）[M].大连：大连理工大学出版社，2001.