物理实验教学中如何培养学生发散思维_发散思维论文

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物理是一门以观察和实验为基础的自然科学,物理学的实验基础、理论体系及研究方法在学生智能结构的发展中占有非常重要的地位.若能在物理实验教学中培养学生的发散思维,则对学生认知能力的提高,创造能力的培养都将起着强有力的促进作用.针对目前初中学生对学习物理的畏难情绪和对自然现象缺乏感性认识的实际,教学中应运用发散思维和想象对生活中、自然界的自然现象通过实验展现在学生面前。这样,一方面丰富了学生的感知,增强了学生的观察能力,另一方面可以活跃学生思维的积极性,能全方位地发挥主观能动性,刺激学生积极思维,调动学生学习的主动性,使学生形成良好的学习习惯.

所谓发散思维,指对同一个问题产生多种解答的思维形式.在进行物理实验时,可根据实验所提供的信息、实验提出的器材、学生掌握知识的深浅,从不同方向和不同方面来指导实验,寻找处理实验的多种方法.下面就如何在实验教学中培养学生的发散思维,谈谈笔者的体会,愿与同仁共同探讨:

一、从公式、定义出发,综合运用知识寻找方法,从不同的侧面开展实验,从而得出统一的结论

密度是物质的特性之一,是初中物理的重点内容,它在科学技术和农业生产中有着广泛的应用.在测量固体的密度实验中,根据公式:密度=质量(m)/体积(V),其中物体质量可用天平直接测量,也可用弹簧测力计间接测量,体积可用刻度尺测量,也可用量筒测量,将这几种方法进行组合,测定物体密度的方法就有了四种.随着知识面的逐渐扩大.在学生掌握了压强、浮力概念及杠杆原理后,可引导学生用弹簧秤法、量筒法、天平法来测定.不仅固体密度测量方法很多,液体密度测量方法也较多,如密度计法、海尔法(利用连通器原理)、天平法、杠杆法等,但要提醒学生,实验的具体操作过程如何演变,方法如何变化,最后总是离不开=m/V的定义式.由发散思维形式回到基本的定义公式中来,发散思维只是一种手段,目的是对定义和公式的深层理解.

二、打破常规思维,寻找捷径,培养学生创新精神

实验时要想他人所未想,做他人所未做之事,冲破常规思维的束缚,克服思维定势的影响,敢于标新立异.例如,如何利用软线、刻度尺等仪器来粗略测量啤酒瓶的容积?这时就得打破常规,另辟蹊径.先在啤酒瓶中装入半瓶左右的水,用刻度尺测出瓶中水的高度h[,1],用软线绕瓶子1周或两周,用刻度尺测出软线的长度,估算出瓶子的内径r,计算出瓶子中水的体积

度?紧抓粉笔的密度是一个定值且与形状无关的特性.用刀把它制成长方体或正方体,利用天平、刻度尺测出其质量和体积,然后计算其密度,等等.

三、打破常规仪器用途的束缚,培养学生的个性和求异思维

例如,天平是测量物体质量的仪器,但为了开拓学生的思路,可以提出问题:如何用天平来“称”物体某一侧面(侧面为一平面)的面积呢?此时学生就会展开丰富的想象,去寻找解决问题的方法.面积虽然不能直接用天平来测量,但可用间接的方法来处理.找一张厚度均匀的硬纸片,用复写纸将待测物体面积的一面的边界印(或用细铅笔绕该面的边沿画)在硬纸片上,然后沿边界将硬纸片剪下,再用同样的硬纸片剪一个边长为10cm的正方形.用天平分别称出两者的质量m[,待]和m[,正],再根据公式S[,正]/S[,待]=m[,正]/m[,待].就可以得出待测物体的面积为S[,待]=m[,待]S[,正]/m[,正].用类似的方法依据地图知识可以“称出”许多不规则形状的某国家或某一地区的面积.

四、改进常规实验,克服学生的思维定势

例如,演示“空气不善于传热”的实验,在试管底部用酒精灯加热一段时间,可以不用温度计来测量试管口和试管底部空气的温度差异.只要将火柴捆在金属丝上,火柴头朝下慢慢地从管口送到管中再送到管底(火柴不能碰到试管壁),可以看到火柴在管口、管的中部都没有燃烧,到管底时立即烧着了.这恰好说明了管底部空气的温度远远高于管口的温度,从而说明了空气不善于传热.演示“液体不善于传热”时,可用“开水烧不死活鱼”来帮助理解.

五、将生活中常见的物体制成教具,演示有关实验,培养学生的动手能力和创造性思维能力

帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的深度有关.而该实验装置高度太高不便在教室里演示,这时可启发学生思考:能否把所有的装置都相应地缩小呢?通过设问:管长减小了,液体压强减小了,渡体对木桶压力必定减小;而桶尽管缩小了,但其耐压性几乎不变。桶就不可能裂开.可见答案是否定的.那么能否用其它物体来模拟“裂桶”呢?学生自然会想到用耐压性较低的物体来代替(如薄塑料袋).比较装满水的塑料袋在相同质量的一粗管水与一细长管水作用下的不同情形,液体压强的实质就非常容易理解了.

再如静摩擦力方向的判断是教学中的一个难点,因为在某些情况下,相对运动趋势不明显,学生难以想象.如果能从宏观的角度出发考虑,用模拟放大的方法,使学生生动地看到接触层的有关情况,问题就可迎刃而解.如图1所示,在平面板上放一张砂布(以增大摩擦),再把一面有毛刷的木板放在砂布上,使木板刷的长毛与砂布接触.用力沿水平方向拉木块,可以看到木板刷的长毛发生形变,由形变的趋势可以确定静摩擦力的方向.

六、引导学生一物多用.挖掘学生的实验潜能

医用注射针筒结构简单,比较常用,将它应用于中学物理实验中有其独特之处,可演示许多物理现象,具体应用如图2—8所示:

除以上应用之外,注射器的用途还非常广泛,在平时的教学中要积极鼓励学生多动脑.多动手,启发学生发挥各种简单实用器材(如易拉罐、饮料瓶、纸等)的多种实验用途.

总之,在物理实验教学中,不断地培养学生发散思维能力,能使学生对实验仪器的用途和实验原理的理解不落俗套,敢于求异;解决实际问题能够多方设想、不拘一格.不断地运用发散思维方法解决问题,才能摆脱习惯思维的束缚.拓宽思维范围,从而使创造性思维能力得到发展.以适应当前素质教育的需要.

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