摘要：中学物理教育中具有许多的思维方法，其中有两种很典型：以根据牛顿三大定律所建立起来的经典物理学的确定性线性思维方法，以现代量子论和爱因斯坦为代表的非确定性发散型思维方法。为了提高学生的思维能力，根据我自身的物理教学启示，物理教育改革要从确定性线型思维方法逐步向非确定性发散型思维方法过渡。
关键词：中学物理；确定性线型思维方法；非确定性发散型思维方法；启示
中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2007)5(S)-0042-2
1 中学物理学中的确定性线型思维方法
物体所受的摩擦力：在运动中所受的滑动摩擦F=μN ，在摩擦系数一定的情况下，F与μ成确定性线型关系；胡克定律：在弹性限度范围内，弹性系数为K的弹簧在外力F作用下伸长X，则有F=KX，F与X成确定性线型关系； 动力学中的牛顿定律：在低速宏观运动中，质量为M的物体受外力F的作用产生加速度a，则有F=Ma，F与a成确定性线型关系；欧姆定律：在电阻R不变的条件下，R两端加上电压U，在电阻中流过电流强度I，则有U=IR，U与I成确定性线型关系。中学物理的许多定律都是满足这种确定性线型关系。这种关系体现了：
(1)确定论的因果观始终是贯穿在中学物理学全部发展进程的一条主线。
物质的任何运动都是遵守一定规律的，都是可以认识的，同时也反映出自然界事物发展变化运动的一种自然观，从事物“现在”呈现的结果去追溯事物的起因，预测“将来”的发展，并把发生和发展的原因和结果列成确定性的线型比例关系，这是线性思维的一个典型的表现形式。
(2)物质的运动变化是一个量变的连续过程。
一个质点可以处于空间的任意位置上，并可以连续地从一个位置运动到另一个位置，例如，物体从A到B会留下连续的轨迹，我们就通过轨迹来研究它。物体温度的变化是一个连续升高或者降低的过程，物质的运动是一个连续不断的变化和发展过程。
(3)从整体和部分来认识物质结构的组成。
确定性线型思维方式认为：整体是由部分相加组成的。在中学物理教育内容中涉及的典型物理定律是矢量的合成和分解的法则，比如：两个力或多个力对一个物体的作用可以用一个力代替，只不过力是矢量，用平行四边形合成。典型的物理学思维方法是：先分割，后分解，再合成。比如：在计算一个带电体在空间某一点产生的电场强度时，通常的解法是先把带电体分割成足够小的电荷元，计算每一个电荷元在该点产生的电场强度。由于电场强度是矢量，因此，该点总的电场强度是所有电荷元产生的电场强度的矢量和，或者把每一个电荷元产生的电场强度在定义的坐标系中分解为相应的分量，按分量相加以后再合成。
2 中学物理教育中的非确定性发散型思维方法
(1)现代物理学的自然观认为，原因和结果之间并不存在确定性的因果关系，更不是线性的比例关系，这是非确定性发散型因果观的一个主要特征。与以上提到的线性确定性因果观在物理教育内容中的物理定律相比，可以看出，前者只是在一定的近似条件下才成立，而所有的物理定律的成立都是有条件的，在一定范围的。例如，当弹簧伸长量超过弹性限度以后，外力与伸长量之间就不再成正比例关系。导体的电阻率是一个与温度有关的物理量，把电阻看做常量，只是一个在温度不变时的近似。狭义相对论表明，在物体的运动速度远小于光速时，物体的质量才可能看做是一个常量。当物体的运动速度接近光速时，物体所受到的力与加速度之间就不再存在线性的确定性的关系。电子围绕原子核旋转时，电子旋转不是按照经典圆轨道运动，而是以某种概率出现在某一区域，形成了电子云。因此，线性规律是理想的，是在一定条件下的近似；而非确定性发散型才是接近实际世界的、普遍存在的。
(2)物质的变化是由量变到质变的
当物质的量积累到一定程度就会发生质的变化，物体的性质也会因此发生变化。在中学物理教育的内容中许多地方都涉及到了这种物理现象，例如，水的气--液，固--液相变。一般情况下，当水的温度升高或降低时，水不会发生状态的变化。只有处于某一个特定温度附近时，水的温度再降低一点，就会出现状态的突变。在半导体中加入少量的"杂质"，半导体的导电性能就会发生很大的变化。在爱因斯坦光电现象中表明，受到光照射以后发射的电子的动能并不与光的强度成线性的正比例关系。只要光的频率低于一个临界值--通常称为极限频率，光的强度再大，也没有光电子发射出来。相反，当光的频率稍微大于一定的临界值时，即使强度很小的光也会产生光电子。由此，爱因斯坦得出的结论是，光电效应的出现与光的强度无关，而只与光的频率有关，从而提出了E=mc2的著名公式，建立了光量子的理论。
(3)从整体和部分来认识物质结构的组成
现代的系统论认为，在整体结构和部分结构的关系上，整体不是由部分简单相加组成的，部分之和可以小于、等于、大于整体。例如，中学物理中典型的物理表示就是一定体积的水和一定体积的酒精混合以后体积小于两体积之和。我们认为氦核是有氘核和氚核组成的；当一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时，氘核和氚核的质量之和就不等于氦核的质量，核反应前后的质量发生了变化，所以，不能的认为部分和整体就是简单的相加关系。
3 物理教学中非确定性发散型思维的几点启示
(1)发散思维是对同一个问题，从不同的方向、不同的侧面，横向拓展思路，纵向深入探索，逆向反复比较的思维方法。发散思维的出发点，是物理学科的知识点；知识点构成了知识网络，发散思维就是在知识网络空间各个知识点之间寻找联系，探索解决问题的多种途径、多种方案的思维过程。多变性，灵活性是发散思维的显著特点；应用发散思维方法的功效表现为能够迅速根据提供的信息，由已知探索未知，从显现条件发现隐含的条件，主动开拓思维新途径，克服思维定势的消极影响，导致新发现，培养创造精神。
(2)在物理教学的过程中，要注重物理知识的积累，更要注重物理学思想、方法的渗透和点拨，这是非确定性发散型思维在物理教学过程中的一种反映，也是在物理教育中实施素质教育的重要途径。 纵观物理学史，一个新的物理学理论能够得以创立，在其背后除了有一定的物理学思想作为它的认识论基础外，还伴随着新的科学思维方法的出现。
(3)在物理教学手段的使用上，以发挥现代教育技术与物理教学的整合作用代替传统媒体的单一作用。中学物理教学的实践表明，科学地设计和利用多种媒体进行物理教学，有助于激发学生的学习兴趣和学习动机，能够大大提高学习的效率。
(4)在学习方式上，要尽量改变课程实施过于强调接受学习，死记硬背，机械训练的现状，倡导学生主动参与，乐于探究，勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决问题的能力以及交流和合作的能力。倡导学生物理的学习方式由他主性学习转向自主性学习；突出学习过程中发现、探究和研究等认知过程。
（栏目编辑罗琬华）
