物理习题设计与创造性思维培养，本文主要内容关键词为：创造性思维论文,习题论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
创造性思维是人类最高层次的思维方式，也是创造能力的核心内容之一.它具有以下几种品质：灵活性、敏捷性、变通性、深刻性、批判性、独创性和综摄性等.尽管创造性思维品质的好坏有先天因素，但很大程度上取决于后天的培养.而创造性思维培养就是结合教学内容对学生进行创造性思维品质的培养.
习题教学及解题训练是物理教学的重要组成部分.通过习题教学，将有助于学生加深对知识的巩固与深化，提高解题技巧及分析问题、解决问题的能力，增强思维的灵活性、变通性和创新性.众所周知，在习题教学中，习题设计是物理教师的经常性工作，但习题设计技巧的高低不仅直接影响着学生的学习积极性，而且关系到学生创造性思维的训练和培养.因此，重视习题设计技巧，即重视编拟设计一些训练学生创造思维品质的习题，促使学生多思、多疑，启迪学生智慧是物理教学中进行创造教育的一个有效途径.本文就如何通过习题设计有效地培养学生创造性思维谈一些具体做法，以供参考.
一、设计“转化型习题”，培养创造性思维的灵活性
所谓“转化型习题”是指这样一类习题：当解题思路受阻或繁难时，转向与题设情景对立、相关、制约的一面，就可以找到迅速正确的解题途径.通过此类型题的设计，可以使学生的思维处于那种“追求转向另一角度思考问题”的动态之中，培养学生思维的灵活性.
例1、图1表示一交流电的电流随时间而变化的图象.此交流电的有效值是
由例1可看出，有些习题按“常规”去思考，往往会出现“山穷水尽疑无路”的困境，但我们若调整思维方向，把问题进行巧妙的转化后，就有“柳暗花明又一村”之感.因此，转化技巧反映了创造性思维的灵活性.在物理教学中要重视设计转化型习题，以训练学生创造性思维的灵活性.
二、设计“需建立模型”习题，培养创造性思维的敏捷性
在平时教学中发现，不少学生的思维敏捷性不强，难以较迅速地建立模型或构建实验原理.为此，我们应注意设计一些需要学生自己建立模型后才能解答的习题，培养学生根据题设情景建立物理模型及运用模型解决问题的能力，提高其创造性思维的敏捷性.
建立物理模型是一种处理问题的科学方法，应用时需要迅速把研究对象的一些次要的细节、非本质的联系舍去，从而能够以简化和理想化的形式去再现原形的各种复杂结构、功能和联系，这就要求学生思维敏捷，所以设计此类型题不仅能使学生掌握模型方法，而且更能培养学生创造性思维的敏捷性.
三、设计多变型习题，培养创造性思维的变通性
设计多变型习题是指教师在习题教学中不要只限于就题论题，要在原题的基础上不断变换问题情境，使之变为更多的有价值、有新意的新问题，使更多的知识得到应用，从而获得“一题多练”、“一题多得”的效果，使学生创造性思维的变通性得到培养和发展.
例3、水银气压计混入了一个空气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空，因而气压计的读数比实际的气压小.当实际气压为104KPa时，气压计的读数只有99KPa，此时管中水银面到管顶的距离为0.08m.当气压计读数为97KPa时，实际气压为多少？设温度不变.
我们可以将原题作如下变形：
变形一：若在管口处将气泡压入管内，气泡在管内上升时，体积如何变化？（答案：气泡体积逐渐增大）.
变形二：若不慎在管的中部断裂，管中水银是否会从裂缝处喷出？（答案：不会喷出）.
变形三：若对上部管子加热，使管内气体温度升高，管内空气柱长度如何变化？（答案：空气柱长度变大）.
变形四：若整个装置以加速度a竖直向下作匀加速运动，管内空气柱长度如何变化？（答案：空气柱长度变短）.
变形五：若将管子缓慢提起（开口端不离开水银面），则管中水银面如何变化？（答案：管中水银面上升.可用假设法判断）.
原题着重考查玻意耳定律的知识，经过变形，既加强了玻意耳定律在多种条件下的运用，又综合了运动学和动力学等知识，也兼顾了假设法的应用，强化了基础知识和基本技能，提高了思维的变通性.
四、设计“多余条件”习题，培养创造性思维的批判性
“多余条件”习题是指题中条件过剩，有用和无用条件混合在一起，形成干扰和迷惑，学生在解题时容易出现错误.此类型题的设计，可以防止学生滥用题给条件，乱套公式的做法，逐步学会通过观察现象，抓住本质的分析方法，从而达到训练创造性思维的批判性品质.
例4、如图4所示，平行板电容器与电动势E=4V的电源相接，两板间距d=1cm，其中有
好静止在两板间，用绝缘工具使两极板间距离变为d/2后，立即断开电键，则该粒子将
（A）上升
（B）下降
（C）保持静止
（D）变速运动
解析：此题开关断开是多余条件，目的是迷惑解题者想到电场消失，粒子自由下落，且题中E、m、q、d的数值均为题给条件，又将诱惑解题者着手计算.认真审题，识破假象，滤除多余条件后知，开关断开后U不变，由E=U/d得知，d减小，E必增大，再由F=qE知，F必增大，而mg不变，所以F＞mg，粒子上升，应选（A）.
由例4的解答可知，“多余条件”习题容易将学生的解题思路导入误区，从而导致错解、漏解，甚至无解.教师应在教学中注意引导学生对多余条件的辨析，以不断培养学生思维的批判性.另外，似少条件干扰型习题、模糊条件干扰型习题、陷阱条件干扰型习题、多结论型习题等在培养学生创造性思维的批判性方面也具有独特的作用，教师应予以重视.
五、设计“隐含条件”习题，培养创造性思维的深刻性
设计“隐含条件”习题是指教师在编拟习题时，有意识地使题设条件隐而不霹，学生只有经过认真审题，深入挖掘和仔细推敲，才能发现隐含条件，作出正确解答.而学生在这一分析、破译隐含信息的过程中，由于经过了深入思考，因此创造性思维的深刻性得到了培养和训练.
例5、如图5所示质量
三物体，带有滑轮物体放在光滑水平面上，滑轮和所有接触面摩擦及绳的质量均不计，为使三个物体无相对运动，求水平推力F.
教学实践表明，通过这类题型设计，学生通过挖掘题中隐含条件，不仅有利于良好审题习惯的形成，而且有利于创造性思维深刻性的培养.
六、设计含特殊思维方法（解法）的习题，培养创造性思维的独创性
分析与比较、归纳与总结，从已知到未知，由简单到复杂的逐个层次的思维过程，一般称为常规性思维，它在接受新知识、理解和熟悉物理概念和物理规律时是有帮助的，但思维单调在一定程度上有时会束缚学生思维.为了在这一方面有所突破，我们可以设计含有特殊思维方法的物理习题（例如逆向思维、等效思维、极端思维、联想思维等.），引导学生另辟蹊径，别出心裁出奇招，逐步培养学生创造性思维的独创性.
例6、如图6所示，在仰角为30°的山坡上A点，一炮弹以初速度
与水平方向30°角发射，弹头落在山坡上的B点，求AB间的距离？
解析：本题的运动过程是斜抛运动，因此如何分解斜抛运动是关键.常规思维是把斜抛运动分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的上抛运动，如果这样的话，求解过程将非常复杂.但若运用“等效思维”把此斜抛运动分解为沿抛出方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，就会使问题大为简化.
由上例可知，有些物理习题，若用常规方法、习惯思维求解，会感到题目过于复杂，不知从何下手；或觉得缺少条件，难以求解.但若能突破思维定势、采用独特的方法求解，则能化难为易、化繁为简，一挥而就，同时也锻炼了创造性思维的独创性.
七、设计综合性习题，培养创造性思维的综摄性
随着高考科目设置“3+综合”的实施和推行，对习题教学提出了更高的要求.在以能力培养为主要目标的教学过程中，要打破学科界限，注重培养跨学科的完整理念和能力，多学科知识的综合应用.因此，教师要设计若干交叉渗透相关学科知识的综合性习题，通过跨学科知识渗透应用，培养学生创造性思维的综摄性.
例7、（1）在化学实验室里，欲将少量液体注入某容器时，常用移液管，它的操作步骤是_________；
（2）一长为1m具有内截面的玻璃管，两端开口，一半埋在水中，在上端覆盖后，把玻璃管提升起来并取出水面，问玻璃管内留下的水柱高为多少？
（3）某密闭容器中装有1atm，温度O℃的干燥空气10L.用移液管加入约3g水后将系统加热到100℃，求容器的压强.
解析：（1）将移液管插入待移液体中，用食指将上端开口覆盖，把移液管提升起来并离开液面移向该容器内，松开食指，液体即注入容器.
（2）埋入水中，管内水柱0.5m，设取出水面，留下水柱h.则由玻意耳定律得
跨学科综合题选材灵活，立意新颖，要求学生具备更全面的知识，并做到不同学科间知识交叉渗透，这十分有利于培养学生创造性思维能力，应引起广大物理教师的高度重视.
总之，在物理习题教学中如何进行创造教育既是个较大的理论课题，又是我们每个物理教师所面临的最紧迫的实践问题.因此，本文的阐释只是对该课题研究作出一个初步的有益尝试，所提出的物理创造教育途径或方法只是其中的很小一部分，还有待于深入地进行理论研究和实践探讨.