怎样在普通物理教学中培养学生的逻辑思维能力

[摘要]在大学物理教学中，我们通过比较、类推、分析和批判的方法，探讨了如何在普通物理教学中培养学生的逻辑思维能力，发现这样做学生更容易形成新的概念和接受新的理论，同时逻辑思维能力也得到了较大的提高，取得了比较好的教学效果，现在形成文字与同行商榷。

[关键词]逻辑思维 比较 类推 分析批判

自然科学的本身要求思维要具有严密的逻辑性，从某种意义上来讲，逻辑思维能力是一个学生科学素养的标志。当代各种教学方法论中有一个共同特点，那就是培养学生的逻辑思维能力。在教学过程中，运用各种方法培养学生逻辑思维能力，越来越被各方所重视。正如爱因斯坦指出的那样“发展独立判断的一般能力，应始终放在首位，而不应当把获得知识放在首位。”为了培养学生的逻辑思维能力，本文从以下三方面做了探讨。

一、利用比较的方法，培养学生的逻辑思维能力

比较的方法是认识事物的基本逻辑方法之一。比较包括空间上和时间上的比较，空间上的比较是在既定形态上的比较，能够使我们区分或认识各种不同的事物；时间上的比较，是在历史形态上的比较，能够使我们进一步发现同一事物随时间变化的规律，在认识的整个过程中，两者是结合使用的。

科学研究中的比较，要从表面上差异极大的事物之间看出它们本质上的共同点；而在表面上极为相似的事物之间，看出它们本质上的差异点。在运用比较的方法时，要注意是在一定关系上的比较，并且是根据一定的标准进行的。没有标准，就无法比较，不同的标准也不能进行比较。

在普通物理中，有许多表面上很相似的基本概念、基本公式和基本规律，不断地引导学生主动地把它们进行比较，找出它们的区别与联系，进而揭示它们的内在规律，必然会极大地提高学生的逻辑思维能力。

下面我们以静电场和稳恒磁场的比较及静电场和涡旋电场的比较来说明这一问题。

1.静电均和稳恒磁场的比较

通过上述比较，我们可以清楚地看到静电场和稳恒磁场尽管是完全不同的两种现象，但是它们的研究方法和描述方法却是完全一致的。从数学上的计算来看，库仑定律和毕奥一沙伐尔定律以及高斯定律和环流定律，在计算方法上是完全一致的。因此，静电场和稳恒磁场在抽象为数学问题时是完全等价的。

2.静电场和涡旋电场的比较

通过上述比较，可以清楚地看到静电场是有源、无旋、保守场,而涡旋电场是无源、有旋、非保守场。这两种场在本质上是根本不同的，但两种场之间却存在着内在的联系和共同点。即两种场对置于其中的电荷，都有力的作用；在两种场中移动电荷时，都要克服电场力而作功；两种场都用电场强度这样一个物理量来描述。两种电场在麦克斯韦电磁理论中得到统一。

即两种场强的环流都等于闭合曲线内磁通量对时间的变化率；两种场对闭合曲面的总通量满足高斯定理。

通过比较，使学生对所学的知识理解更深刻、更系统。

二、利用类推的方法，培养学生的逻辑思维能力

类比推理的方法是根据两个（或两类）对象之间在某些方面相似或相同而推出它们在其他方面也可能相似或相同的一种逻辑方法。类比推理的方法是立足在已有知识的基础上，进一步发展科学知识的一种有效的试探方法，把陌生的对象和熟悉的对象相比，把未知的东西和已知的东西相比。类比推理的方法具有启发思路，提供线索，举一反三，触类旁通的作用。正如康德所说的那样：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”

普通物理学有很多重要的发现和发明都是由类比推理的方法得到的。法国物理学家德布罗意将光学现象和力学现象作了类比：

在几何光学中光的运动服从光线的最短路程原理即费尔马原理。

在经典力学中，质点的运动服从力学的最小作用原理即莫泊图原理。

这两个反映不同领域运动规律的原理，具有完全相似的数学形式，而物理光学的发展已经证明了光具有波粒二象性，由此德布罗意推论到：物质粒子也具有波粒二象性。他说：“整个世纪以来，在光学中，比起波的研究方法来，如果说是过于忽视粒子的研究方法的话，那么在实物粒子的理论上．是不是发生了相反的错误，把粒子的图像想得太多，而过分忽视了波的图像呢？”他又把光学和物质粒子作了类比，光的波长和动量之间的关系为 γ=hp，那么物质粒子和动量之间也具有同样的关系：γ=hmv这就是著名的德布罗意公式。

根据德布罗意惊人的预言和推论，奥地利的物理学家薛定谔将经典力学与几何光学作了类比，经典力学和几何光学的一些规律共有完全相似的数学形式，几何光学又是波动光学的近似，因此经典力学也可能是一种波动光学的近似，在这一推理的引导下，终于找到了反映微观粒子运动的基本方程一薛定谔方程。

抓住事物的本质的内在联系作为推理的根据，不断地培养学生类比推理的能力，将会极大地调动学生逻辑思维的积极性，从而培养学生逻辑思维的能力。

三、利用分析和批判的方法，培养学生的逻辑思维能力

分析是把复杂的事物分解为简单要素分别加以研究，批判是区分事物的正误。世界上的事物是复杂的，往往又是互相联系的。卢瑟福在 这里是一个图片粒子的散射实验基础上提出了原子的模型结构：原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央一个很小的体积内称为原子核，原子中的电子在核的周围绕核运动。但通过分析我们可以得到这样的结论，由于电子在绕核运动过程中，要不断的消耗能量，它将沿螺线逐渐地接近原子核，即原子核型结构是一个稳定的学说，这又是一个错误，后来玻尔又提出了定态能级和能级量子化的条件，使原子模型结构理论进一步完善起来。所以，经常地引导学生分析一些复杂的问题，采用怀疑批判的精神，对提高学生的逻辑思维能力是很重要的方法，正如爱因斯坦指出的那样“目前这个时候，经验迫使我们去寻求更新更可靠的基础，物理学家就不可以简单地放弃对理论基础作批判性的思考”。

总之，在大学普通物理知识教学中，不断地、综合地运用各种方法提高学生的逻辑思维能力，应是教学的中心，这将是学生能否成材的关键，是我们的教学成功与否的重要判断标准。

作者简介：姜小兰（1963-），女，新乡广播电视大学讲师，主要从事物理教学研究。关君（1963-），女，新乡广播电视大学讲师，主要从事物理教学研究。

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