物理思维能力及其培养(课堂PPT)

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2、搜寻事实 当选定了所要研究的问题后，为了解决问题，必须搜寻事实，寻找进
行理性思维的材料。在科学研究中，搜寻事实的主要途径有两条： 第一，观察和实验。在科学研究中，观察和实验是获得感性材料的重
要途径，并且许多规律都是通过观察和实验总结出来的。如古希腊的物 理学家阿基米德用实验的方法发现了有关斜面、杠杆、滑轮省力的数据 与资料和浮力原理。
于物理学科自身的特点，而具有其独特的思维特点。 第一，精确性和近似性的统一 物理概念是自然界中事物的共同属性和本质特征在人脑中的反映，是客
观事物的抽象，它产生在观察、实验和思维的基础上，具有严格的质的规定 性。由观察、实验事实到建立物理概念的过程，是分析、综合、抽象和概括 等思维的过程。
物理规律 (包括定律、定理、原理、法则、公式等)反映了科学现象、过 程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律。它产生在观察、实验、思维 和数学推理的基础上，用语言逻辑或数学逻辑表述出来，既可以用数学公式 表示，也可以用数学图像表示。不论是在理解，还是在应用时，均不能有丝 毫的差错。
第一，大自然的启示。科学工作者如果对丰富多彩的自然现象抱有盎然的 兴趣，并能细心而敏锐地观察，那么，他往往能从自然界中得到某种启发， 获得某种信息。
第二，不同学科之间的启示。自然界是一个统一的整体，是一个多层次、 多结构、多序列的完整网络，只是人们对它进行研究时才分成许多相互独立 的学科。故对某一学科的研究均需要吸取其他学科的营养，包括知识、方法 和理论，并从中受到启示。如哥白尼日心学说的建立，受到古代哲学学的研究对象是极其复杂的，故具体的思维过程没有固定的模
式，但就物理学发展来看，物理思维主要遵循提出问题、搜寻事实、捕获信 息、立论解释的程序。
1、提出问题 研究始于问题，提出问题对研究来说意义重大。正如爱因斯坦所说：“提 出一个问题往往比解决一个问题更重要”，因为解决一个问题也许仅仅是一 个数学上的或实验上的技能而已，而提出问题，新的可能性、从新的角度去 看旧的问题，却需要创造性的想像力。贝弗里奇曾经说：“确切地陈述问题 有时是向解决问题迈出了一大步。”而海森堡则说：“提出正确的问题往往 等于解决了问题的大半”。 物理学是实验科学，观察和实验是提出问题的基本源泉，从思维的角度来 讲，提出问题的基本方法有如下几种：第一，分析事物之间的联系及其关系； 第二，分析实验事实与已有理论的矛盾；第三，分析理论内部的逻辑困难； 第四，比较多种假说之间的差别；第五，追求物理理论的完美；第六，寻求 事物的本质属性和规律；第七，满足社会和技术的要求。
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3、捕获信息 对某一问题，在积累了丰富的思维材料之后，要作理性分析，并捕获信息，
诱发灵感，这是一项富有创造性的思维活动。 信息的捕获和灵感的诱发需要有一定的哲学修养、扎实的基础知识、一定
的实践经验、敏锐的判断力、深刻的洞察力、丰富的想像力和对该问题长期 的思考，对信息的产生有充分的思想准备。除此之外，信息的获得往往来自 各种启示，主要包括：
思维是智力活动的核心。智力活动主要包括观察、实验、记忆、思维、 注意、想像等因素，在这些因素中，思维处于核心地位。学习和进行科学 研究均离不开思维，不论是科学问题的提出、实验现象的观察、实验数据 的测量、模型的抽象、概念的形成、规律和理论的建立，还是应用理论解 决实际问题，都离不开思维。
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二、物理思维的基本特征 物理思维是从属于一般思维的，它既符合思维的一般规律与特征，又由
第二，考察已有的理论及实验事实。科学的发展是具有连续性的，后 人的研究总是在前人的基础上进行的。因此，考察已有理论及实验事实 也是提供思维材料的有效途径。例如，万有引力定律就是牛顿集哥白尼、 开普勒、伽利略、笛卡尔、惠更斯、胡克、哈雷等人的研究成果而建立 的。又如，麦克斯韦是在库仑定律、高斯定理、法拉第电磁感应定律和 安培定律等基础上，建立起电磁场理论的完整体系的。
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第二，理论性与实践性的统一 物理学是实验科学，物理理论是物理学的核心。物理理论的获得和验 证都离不开实验，物理思维不同于数学思维，它除了具有理论性外，还必 须体现出其实践性，即物理思维不可能是一种“纯思维”。无论是经典物 理还是现代物理，物理体系的建构过程中，都反映了其理论性与实践性的 辩证统一。 第三，抽象性与形象性的统一 物理思维的过程是人脑对外部的信息(现象、事实等)的接收、分析、 选择、加工和综合的过程，是一个从感性认识到理性认识的过程。因此， 思维的材料可以分为感性材料和理性材料两部分，感性材料具有形象性， 主要是在观察、实验基础上对研究对象的感觉和知觉，理性材料主要有概 念、规律等，他们往往隐藏在现象背后，不能靠感官直接把握，故具有抽 象性。 在思维的方法上，也具有抽象性和形象性。总之，物理思维不仅具有 抽象性，而且具有形象性，抽象思维是物理思维的核心，形象思维是物理 思维的先导，具体的思维中往往同时存在着两种思维，抽象思维和形象思 维相互作用、相互补充。
第六章 物理思维能力及其培养
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第一节 物理思维的概念与特点 一、物理思维的概念
思维是具有意识的人脑对客观事物间接的、概括的和能动的反映。它以 感知为基础而又超越感知，是认识过程的高级阶段。通过思维，达到对客 观事物的本质属性、内部规律性及事物间的联系和相互关系的认识。
所谓物理思维，就是具有意识的人脑对自然界中事物 (包括对象、过程、 现象、事实等)的本质属性、内部规律性及自然界中事物间的联系和相互关 系的间接的、概括的和能动的反映。我们要认识自然界中物质的运动、相 互作用等的本质规律性和特征，就必须在头脑中形成对自然界中物质本质 的、完整的、深刻的反映，就要对观察过的自然界的现象、事实、过程等 在大脑中形成清晰的图景，并反复加工、合理改造、去粗取精，把感性认 识上升为理性认识，即为物理思维。
在探索物理规律时，不论是由实验归纳，还是理论分析，均需要进行逻 辑推理、数学推导和分析、归纳、概括。这些过程均需要按照严格的逻辑规 则和步骤进行。在解决物理问题时，要利用分析、综合、推理的方法，利用 数学工具，按照解决物理问题的步骤，一步一步地进行，才能得出正确的结 论。
物理思维具有精确性，但并非像数学一样完全精确，它还具有近似性。