科学教学中定势思维对创新思维形成的作用

1科学教学中定势思维对创新思维形成的作用本文提要：本文从现代教育的本质出发，分析了定势思维在学生学习自然科学时的正负作用，阐述了定势思维对培养学生创新思维的积极和消极作用，旨在培养学生创新思维时能合理利用定势思维，高效率完成教学任务。关 键 词：定势思维 创新思维 江泽民同志在全国科技大会上指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。 ”并反复强调：“一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界民族之林。 ”因此为未来社会培养和造就高素质的创新人才是现代教育的基本方向和根本目标，也是当前中小学科学教学中所探究的热门课题。绝大多数有关创新思维的文章都强调了定势思维对创新思维有阻碍作用，很少谈到定势思维对创新思维形成的积极作用。这既不能正确反映定势思维的真实内涵和客观功能，也易使我们对学生思维能力的培养造成偏差。笔者借鉴有关专家的研究成果，就定势思维与创新思维的关系作一些探讨。一、定势思维与创新思维的内涵（一）定势思维思维定势是指人们在多次运用某一思维程序解决同类问题时逐步形成的习惯性反应， ，在新的相似情境中就会优先按照习惯的、比较固定的思路去分析问题、解决问题，使思维受到旧框架的限制而缺乏变通性和灵活性，它是思维的“惯性”现象。定势思维主要有种特性：倾向性：人们有力求把新问题情景转化为已解决的熟悉问题的倾向，使解决问题朝着一个明确的方向，表现为思维空间的收缩，带有集中思维的痕迹。常规性：要求学生掌握常规的解决问题的思想方法，重视基础知识与基本技能的训练。程序性：解决问题要按一定步骤进行，遵守规范化要求，如已知入射光线方向要作出反射光线和折射光线，首先要找出法线位置，否则不能确定反射光线和折射光线的方向。（二）创新思维创新思维是指有创见的思维，它是以新颖独创的方式来解决问题、从多方面寻求答案的开拓式思维方式，是人类思维的高级过程。集中思维和发散思维是构成创新思维的必要成份，灵感是创新思维的关键，定势思维夹杂在各种思维中起奠基作用。一个完整的创新思维过程是从发散思维到集中思维，再从集中思维到发散思维的多次循环、深化才得以完成。任何发现和发明，任何科学理论的创新，首先建立在发散思维基础上的，所以发散思维是创新思维的核心。发散思维具有三个特征：变通性：即思维的变化多端，不受各种心理定势的影响；独特性：能提出超乎寻常的独特、新颖的见解。2G 铁 水银g 铁 gV铁水银 g7.8103 千克/米 39.8 牛/千克（0.1 米） 3 13.6103千克/米 39.8 牛顿/千克0.57310-3 米 3 （0.1 米） 2流畅性：在短时间中思维敏捷地表达数量较多的观念。二、定势思维对创新思维形成的作用（一）定势思维作用的二重性1、定势思维的消极作用思维定势使学生极易按照习惯的思考方法去解决问题，当新旧问题形似质异时，思维的定势会使人们思维陷入僵化状态误入歧途，常常跳不出原有的思维框架从而阻碍了更合理有效的思路，对创新思维的形成是不利的。如在教学中常常遇到下面问题：例 1：有一底面积为 500 厘米 2 的玻璃槽中盛满密度为 13.6103 千克/米 3 的水银，水银槽高为5 厘米，当将一边长为 10 厘米的正方体放入水银槽中时，铁块所受的浮力是多少？分析：同学们知道铁的密度比水银密度小，放入水银中会漂浮；受这一定势思维的影响，许多同学立即用物体漂浮的条件解题：F 浮 1G 物 水银 gV 铁 7.810 3 千克/米 39.8 牛/ 千克（0.1 米） 376.44 牛。正解：解决浮力问题的一般步骤是：第一步分析物体在液体中的状态（漂浮、悬浮或下沉） ；第二步分析受力情况，画出力的示意图；第三步列出力的平衡式，求解未知数。若按此定势思维去分析，则在第一步分析铁块在水银中状态时学生可能会想到由于容器深度只有 5 厘米，铁块有可能不能漂浮在水银面而搁浅，这样就会想到以下正确的解题方法：假设铁块漂浮在水银面上，铁块排开水银的体积为：V 排 1 0.57310 -3 米 3铁块浸入水银中的深度 h 浸 0.0573 米5.73 厘米5 厘米所以铁块不能漂浮在水银面而搁浅，铁块受到的浮力：F 浮 3 水银 gV 排 213.610 3 千克/ 米 39.8 牛顿/千克 (0.1 米) 20.05 米66.64 牛例 2：100 克 A 物质的溶液，在恒温下蒸发，若蒸发 10 克水，有 2 克晶体析出；若蒸发 20 克水，有 6 克晶体析出，此温度下的溶解度。 （ ）A、20 克 B、40 克 C、30 克 D、无法确定分析：由于学生对“第一次蒸发 10 克水，有 2 克晶体析出；第二次蒸发 20 克水，有 6 克晶体析出”的题目发生了思维定势，误认为例 3 中的“蒸发 10 克水和蒸发 20 克水”也是先后蒸发的，很多学生错选为 C， 。正解：其实两次蒸发水是分别从原溶液中恒温蒸发 10 克和 20 克水时析出晶体，因此比较蒸发10 克水析出 2 克晶体和蒸发 20 克水析出 6 克晶体可知原溶液是不饱和溶液（否则蒸发 20 克水时应析出 4 克晶体） ；再将 20 克水分成两个 10 克水，则蒸发 20 克水时先蒸发 10 克水后溶液变成了饱和溶液，再蒸发 10 克水时从饱和溶液中析出 6 克-2 克4 克的晶体，故该温度下的溶解度为 S F 浮 2 水银g3FhaaL 100 克40 克。很多例子表明，当问题的条件发生质的变化时，思维定势会使人们墨守成规，难以涌出新思维，造成知识和经验的负迁移，影响问题的解决。2、定势思维的积极作用（1）定势思维有利于知识掌握学生的学习是要在极短的时间内获取前辈千百年来的知识结晶，为此，我们要求学生掌握自然科学的概念和规律为核心的基础知识，实际上就是一整套帮助学生形成思维定势的有序的知识体系。在自然科学教学中，我们若能独具匠心、巧妙地把定势思维运用到各个教学环节中就会促使学生形成概念、建立规律；有利于完成基础知识和基本技能的教学任务。例如滑动摩擦力大小与哪些因素有关？通过讨论学生认为可能与压力、物体重力、物体间接触面积、物体间接触面粗糙程度、物体运动有关等等有关。我们在通过实验探究后总是使学生的思维朝着一个方向收敛、集中：滑动摩擦力大小与压力和接触粗糙程度有关而与接触面积和移动速度大小无关。（2）定势思维有利于解决问题人们认识问题和解决问题总是在已有的定势基础上发生的，良好的思维定势能有效地促进知识和经验的正迁移，它使解决问题者将已经获得的知识和经验迅速有效地推广到众多的同类问题上,有利于正确地解决问题。例 3：如图一的斜面直角边 a4m，高 h3m ，用力 F 推动斜面使重为 1000 牛的物体升高，若 不计摩擦，力 F 应是多少？ L h F分析：许多学生会直接利用斜面公式G 图一F= G = G = 1000 牛600 牛这是不管推力 F 的方向和作用点都已与图二 不同而生搬硬套公式引起的。 G 图二 正解：简单机械的问题一般都可应用功的原理来求解：第一步，动力对机械所做的功 W1=Gh，第二步，机械克服阻力所做的功 W2 =Fa，根据功的原理 W1=W2，G h = F a ,F = G = 1000牛750 牛。由此可见，合理的思维定势能使人少走弯路，尽快找到解决问题的正确途径。（二）定势思维是创新思维的基础，可促使 创新思维形成发散思维就是求异思维，是创新思维的核心。发散思维的培养方法很多。西方国家流行多年的“人脑风暴法” ，就是鼓励学生对同一问题提供许多解答，善于从多种方案中选择最佳方案解决问4题；让学生根据已有的信息从不同角度、沿不同的方向，进行各种不同层次的思考，寻求探索新的多样性的方法与结论的开放性思维 ，目的是为了培养学生的发散思维。所以在自然科学教学中要有意识地通过一题多解、一题多问等方法，对学生进行发散思维的训练。例如在分析了例 1 解法后可向学生提问是否还有别的解法？分析：已学的物体浮沉条件的推理过程是先假设物体浸没在液体中，将此时物体所受的浮力（即物体所受的最大浮力）与物体重力相比较，然后推理出物体的浮沉条件。借鉴这种思维方式，先算出铁块与容器底接触时受到的浮力（即最大浮力）：F 浮最大 水银 gV 排最大 13.610 3 千克/ 米 39.8 牛/千克 (0.1 米) 20.05 米66.64 牛F 浮最大 G 铁 F 浮 66.64 牛这种不落俗套的一题多解提高了学生灵活应用知识的能力，优化了解题方法，培养了发散思维的变通性和独特新颖性。这个解题方法是建立在物体浮沉条件产生的思维定势上。例 4：用红墨水密封的装置内放入一只装有氢氧化钠溶液的烧杯，同时有一只小白鼠在内部活动，如图所示，根据这一装置回答下列问题：（假设反应物全部反应）（1）此装置可测定小白鼠在呼吸作用中的（ ）A、放出 CO2 的体积 B、消耗 CO2 的体积C、放出 O2 的体积 D、消耗 O2 的体积（2）为了验证呼吸作用中有 CO2 产生，在 NaOH 溶液 中滴入_观察是否有气体产生。并写出有关化学方程式_。 图三 （3）红墨水柱将向_移动（填“左”或“右” ） ；若细管的面积为 S，水柱移动的距离为 L，氧气的密度为 ，则消耗的氧气的质量为_。（4）为防止装置内的温度升高，在装置的外面可注入大量的水，这是因为水的_的缘故。这是自然科学中的一道综合题，通过这样的一题多问一系列问题设计，不仅促进了学科之间的渗透、综合，而且又培养了学生的思维横向发展，使学生思维的变通性、流畅性、深刻性得到了锻炼。这种一题多问的发散思维训练方法需扎实的“双基”定势。笔者不再一一列举发散思维的培养方法。但从以上两例中可看出，创新思维的形成仍离不开定势思维奠基作用。（三）、定势思维与创新思维可以相互 转化定势思维与创新思维是相辅相成的两个概念，而非对立。它们总是互相依赖、互相促进，并在一定条件下可以相互转化。当定势思维积蓄到一定程度时，就会由量变引起质变，转化为创新思维。每一次转化都使二者同时进入一个新的更高水平阶段，如此进行，人们的思维能力才能得到不断发展和提高。请看下例：5例 6：在 CO、HCOOH 和 HCOOCHO 的混合物中，已知 H%Y ，则 C % =_。在学生解决“已知混合物 FeSO4 和 Fe2(SO4)3 中 S % = X，求混合物中 Fe%=？”这个问题时形成一个解题定势思维：因这两种物质中硫元素与氧元素质量比相同，根据“化合物中各元素质量分数之比等于各元素质量之比”这个实用的结论，可先从混合物的 SO4 中求出 O%，再求出 Fe% 。根据这种思维定势去分析：题给混合物中的三种物质本身，没有任何两种元素存在一致的质量比，只有将化学式变形，才能使问题豁然开朗。将 HCOOH 变形为 COH 2O，HCOOCHO 变形为(CO) 2H 2O，则原混合物可视为 CO 与 H2O 的混合物。已知 H%Y，则“H 2O”中的O%8Y ，CO% 19Y，所以 C%（19Y ） （19Y ） 。从 HCOOH 和 HCOOCHO 中分离出 H2O 结构是建立在原有定势思维基础上。将原混合物视为 CO 与 H2O 的混合物这个创新思维的形成是定势思维积累到一定程度的必然结果。三、教学中应处理好创新思维与定势思维的辩证关系创新是定势的突破，同时又是定势的产物，创新和定势是对立统一的辩证关系，并非有人所认为定势思维是制造错误的发源地。因此，我们在教学中应采用如下对策：1、利用定势思维，培养解决问题的一般思维定势在自然科学教学活动中，配备适量及适当的习题进行训练是必要的，但不要过分地强调并不基本的解题技巧、方法和观点，突出所谓的“解题规律”是不科学的，要重视培养运用基础知识和基本技能的定势，要注意阐明知识和方法的适用条件，以防止学生将相对真理和局部经验绝对化，否则会使学生形成呆板思维。2、正确处理好定势思维与创造思维之间的关系在新课教育时要侧重于培养学生的定势思维，特别要重视定势思维的形成过程。在创新思维培养过程中，我们首先应为学生创设良好的思维氛围；在充分重视培养定势思维的基础上，向学生提供值得探索与研究的问题，激发学生的好奇心和求知欲，培养创造动机，激励学生经常用发散思维、逆向思维等方法思考问题；教育学生对不同问题要重在求同，对相似问