摘 要: 物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)的自然科學(xué)。所有的物理知識,包括物理概念、定律和理論,都是在實驗的基礎(chǔ)上建立起來的。物理學(xué)的實驗基礎(chǔ)、理論體系及研究方法在學(xué)生智能結(jié)構(gòu)的發(fā)展中占有非常重要的地位。若能在物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維,對學(xué)生認(rèn)知能力的提高,創(chuàng)造能力的發(fā)展都將起著有力的推動作用。
關(guān)鍵詞: 初中物理實驗教學(xué) 發(fā)散性思維 求異思維 動手能力 創(chuàng)造性思維
所謂發(fā)散思維,指對同一個問題產(chǎn)生多種解答的思維形式。在進行物理實驗時,可根據(jù)實驗所提供的信息、實驗提出的器材、學(xué)生掌握知識的深淺,從不同方向和不同方面來指導(dǎo)實驗,尋找處理實驗的多種方法。
下面就如何在初中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維談?wù)勛约旱捏w會。
一、從基本原理出發(fā),多方面、多途徑地尋找處理實驗問題的方法。
密度是物質(zhì)的屬性之一,是初中物理的重點內(nèi)容,它在科學(xué)技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。在測量固體的密度實驗中,根據(jù)公式:ρ=m/V,密度=質(zhì)量/體積,其中物體質(zhì)量可用天平直接測量,也可用彈簧秤間接測量;體積可用刻度尺測量,也可用量筒測量,將這幾種方法進行組合,測量物體密度的方法就有了四種。隨著知識面的逐漸擴大,在學(xué)生掌握了壓強概念、浮力概念及杠桿原理后,可引導(dǎo)學(xué)生用彈簧秤法、杠桿法、天平法來測。不僅固體密度測量方法很多,液體密度測量方法也較多,如密度計法、海爾法(利用連通器原理)、天平法、杠桿法等。另外,也可啟發(fā)學(xué)生測液體的密度。例如用天平法測液體的密度:首先用天平稱出一空瓶的質(zhì)量m,接著用天平稱出滿滿一瓶水的質(zhì)量m,再用量筒量出這瓶水的體積v,就可算出液體的密度為ρ=(m-m)/v。
二、從新的角度出發(fā),獨到地處理問題。
也就是說在實驗時,去想他人所未想,去求他人所未求,沖破現(xiàn)存觀念的束縛,克服思維定勢的影響,去進行思考。例如:如何利用天平、量筒等儀器來測量易溶于水的食鹽密度?如果仍用上述的各種方法來處理有一定的困難,因為食鹽的體積難以測出,這時就得打破常規(guī),另辟蹊徑。設(shè)想食鹽溶于水,是否也溶于其他液體呢?實際處理時,我們可以找一種與食鹽互不相溶的液體來完成。也可引導(dǎo)學(xué)生思考:食鹽雖溶于水,是否一直溶解不止呢?答案是否定的。做實驗時,可以先制成食鹽的飽和溶液,再用它來代替上述的液體來完成。
三、改變熟悉儀器的用途,培養(yǎng)學(xué)生的求異思維。
例如:天平是測量物體質(zhì)量的,但為了開拓學(xué)生的思路,可以提出問題:如何用天平來“稱”物體的面積和體積呢?此時學(xué)生就會展開豐富的想象,去尋找解決問題的辦法。我們雖然不能直接測量,但可用間接的辦法處理。找一張厚度均勻的硬紙片,用復(fù)寫紙將待測物體的邊界印在紙片上,然后沿邊界將紙片剪下,再用同樣的紙片剪一個邊長為10厘米的正方形。用天平稱出兩者的質(zhì)量分別為m和m,再根據(jù)公式s/s=m/m,就可得出待測物體的面積s=ms/m。還可以用天平測出物體的質(zhì)量m,從密度表查出密度ρ,算出體積v,在測出厚度h,就可以算出面積s,s=mh/v,用類似的方法可以測出許多不規(guī)則形狀物體的面積。
四、不斷改進舊有的常規(guī)實驗,以改變學(xué)生的思維定勢的影響。
例如:演示“空氣不善于傳熱”的實驗,可以不用溫度計來測試試管口和試管底的溫度差異,因為溫度計刻度太小,不便于觀察。只要將火柴捆在金屬絲上慢慢地從管中送到管底(火柴不能碰到試管壁),就可以看到火柴在管口、管的中部都沒有燃燒,一到管底就立即燒著了。這正說明了管底的溫度遠遠高于管口的溫度,從而說明了空氣不善于傳熱。演示“液體不善于傳熱”,可用“燙水燒不死活魚”來幫助理解。在試管中裝上水傾斜,在里面放一只活魚,然后在試管上部加熱,上面水燒開,而魚在游動。
五、將生活中常見的物體制成教具,演示有關(guān)實驗,培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)造性思維。
例如:帕斯卡“桶裂”實驗可以很好地證明液體壓強與液體的深度有關(guān),可是該實驗裝置的高度太高不便在教室里演示。這時可啟發(fā)學(xué)生思考:能否把所有的裝置都相應(yīng)地縮小呢?答案是否定的。接著問:管長減小了,液體壓強減小了,液體對木桶的壓力必定減??;而桶盡管縮小了,但其耐壓性幾乎不變,桶就不可能裂開,能否用其他物體來模擬“裂桶”呢?學(xué)生自然會想到用耐壓性較低的物體來代替(如薄塑料袋)。比較裝滿水的塑料袋在同質(zhì)量的一杯水與一管水作用下不同情形,液體壓強的實質(zhì)就非常容易理解了。
再如:靜摩擦力方向判別是教學(xué)中的一個難點,因為在某些情況下,相對運動趨勢不明顯,學(xué)生難以想象。如果能從宏觀的角度出發(fā)考慮,用模擬放大的辦法,使學(xué)生直觀地看到接觸層的有關(guān)情況,問題就可迎刃而解。在平面板上放一張砂布(以增大摩擦),再把一面有毛刷的木塊放在砂布上,且使板刷的長毛與砂布接觸。用力沿水平方向拉木塊,可以看到板刷的長毛發(fā)生形變,由形變的情況就可確定靜摩擦力的方向了。
總之,在物理實驗教學(xué)中,不斷地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力,能使學(xué)生對實驗問題的理解不落俗套,敢于求異;解決實際問題能夠不拘一格,多方設(shè)想。只有不斷地運用發(fā)散思維解決問題,才能擺脫思維定勢的束縛,拓寬思維范圍,從而使創(chuàng)造性思維能力得到發(fā)展,以適應(yīng)當(dāng)前素質(zhì)教育的需