面对高考中学物理教学中发散性思维培养的探讨.docVIP

中学物理教学中发散性思维培养的探讨摘要：发散性思维（又被称为求异思维）就是多角度、全方位地思考问题，对学生发散思维能力现状的分析，指导学生直接掌握思维科学这一税利武器，自觉地运用思维规律指导自己的学习，使学习变得更主动。在传授知识的同时，还要教给学生研究问题多方位思考的科学方法，培养他们发散思维能力。一是在概念规律教学中引导学生多方位理解，体验研究方法；二是在习题实验教学中鼓励学生变换思维角度；三是思维方向从正向到逆向的变换，增强变换思维角度的能力。发散思维应用于学习，应用于解题，应用于培养能力，有助于克服思维定势，避免思维僵化和单一，从而有助于认识全面深刻，方法灵活多样，在求知中产生创新和突破。关键词：中学物理；发散性思维；培养；变换21世纪，素质教育已成为教育发展的主流，对学生进行综合素质和能力的培养，是建立新世纪创造型人才队伍的需要。创造型人才不仅要有坚实的专业知识和技能，还要具备创造性的思维能力，富有成效的创造性活动，将是新世纪的重要特征。著名的心理学家吉尔福特指出：“人的创造力主要依靠发散思维，它是创造思维的主要成分。”发散思维是以多端性和变通性为特点的创造性思维方法。发散思维对问题从不同角度进行探索，从不同层面进行分析，从正反两极进行比较，因而视野开阔，思维活跃。发散性思维（又被称为求异思维）就是多角度、全方位地思考问题，发散思维必须对问题的共性有全面的掌握，联系越多，发散得越广，可做到一事多解，从而选择出一简单明快的方法。我经过近几年的中学物理探索教学，得出了一些粗浅的看法。一、关于学生发散思维能力现状的分析从物理教学实践中得知，一般来说，学生的发散思维能力比集中思维能力差。例如将同一知识设计成填空题、选择题和改错题来考查学生，由于后两者的出题形式相对地说对发散思维能力的要求高一些，因此其得分率一般不如前者高。因为对填充题来说，一般只要求集中思维或说定向思维，思维方向比较明确，知识内容比较单一，而选择题和改错题往往带来迷惑性，有时需要学生自己来确定思考的方向与范围，需要较高的发散思维能力。用这样一道题目作为例子进行了说明，先看改错的考查形式：两个相同的金属小球，分别带电后分开较远距离相互静电作用力的大小为F，若将两小球接触一下后再分开放回原处，发现相互静电作用力大小不变仍为F，则这两个小球原先所带的电荷一定是等量的同种电荷。像这样一道题，要求综合考查关于电量守恒、电容、电势和库仑定律等知识点。若从定向思维出发考虑问题，带等量同种电荷的两个相同的金属球，其电势相等，在接触时不发生电量转移，再分开放回原处，其相互作用静电力是保持不变的，思考到此似乎也就结束了，命题似乎是正确的。但是应该注意到例题中的“一定”这两个限定性的字眼，这就需要排除不等量的同种电荷、等量的异种电荷、不等量的异种电荷这几种可能性。而这些思维范围和方向的确定，正需要展开发散思维才能完成（关于具体解题过程，将在后面详述）。再看若将此题改成选择题，在“则这两个小球原先所带电荷”后面给出四个供选择的答案：A、一定是等量的同种电荷B、可能是不等量的同种电荷C、可能是不等量的异种是荷D、不可能是异种电荷q1+q2这样一来，虽然对思考要求的深度没有多大改变，但至少对思考的方向范围带有一定的提示，相对而言，对发散思维的要求难度上就低一些。但是对具体每个答案的分析，也并不容易。例如对B答案，有些学生作这样的定性猜测：带不等量同种电荷的两球电势不等，接触时要发生电量转移，一个增加一个减少，似乎电量之积不变，从而两球的静电力仍有可能维持不变。其实，要知道，分开后每小球的带电量（其中q1、q2为原带电量），根据数学知识，若a、b为任意两个正数，则。当a+b=c为定值，则（ab）在a=b时有极大值即（ab）=（c/2）2。因此q2q1q2，后来的静电作用力必增大而大于F。又因为题中只提到F的大小相等，故也未排除两球带异种电荷的可能性。然而学生却容易错误地认为异种电荷中和一部分后，两球带电量必减少，甚至不带电，从而静电作用力也一定减少。实际上，在两球带异种电荷情况下，可先从F大小相等来反推。因F相等,q1、q2带异种电荷，首先从数值上分析则有q1 q2=（）2整理后得q12-6q1q2+q22=0，解之可得q1=（32）q2，则凡满足这个关系的任何实数都可满足题设要求，因此正确的答案倒是c。做这道题，既要否定A中的“一定”，又要否定B中的“可能”与D中的“不可能”，还要确定两个异种电荷的电量之间的关系来论证C的正确性，难度还是比较高的。如果没有较高的发散思维能力，选错答案的可能性就很大。最后，如果把此题改成如下面这样的填充题：两上相同的金属小球，分别带有不等量的同种电荷，分开一定距离后相互静电作用力为F，将两个小球接触后再分开放回原处，则它们间相互静电作用力将(填增大、减小或不变)。这样把选择题中的四个答案任选出一个而改成“顺向”叙述的方式，只要沿着单一的明确的方向进行集中思维，就不难得出作用力变大的结论，显然要容易得多了。二、培养发散思维能力的探索（一） 逆向思维能力的培养训练逆向思维属于发散性思维的范畴，“逆向”是相对于“顺向”而言的，顺向思维指的是按人们一般的思维习惯从正面、表面、明显的易于接受的方向进行思维。逆向思维则相反，它的从事物的反面或侧面，从一般习惯思维和初级思维的方向来思考分析问题，因而是高于顺向思维的思维方式。科学技术中许多发明创造正是逆向思维的产物，物理教学中光学与电学的“黑盒子”问题就是这一类需用逆向思维来解决的典型问题。这类需要倒过来想的问题是对所学知识极好的考查，且需在答题过程中扩展思维才能得出正确结论，而往往答案不是唯一的，甚至有的学生的回答连“标准答案”都没有考虑进去。L1 L2E进行逆向思维能力的训练无疑将促进发散思维的活跃。例如，电学中关于寻找电路故障的题目的训练，图中L1、L2是两个相同的乳白色小灯泡，额定电压均为3伏特，E是一个电源，电动势为6伏特，电路接通后灯泡不亮，而导线和各接点的接触均良好，给你一只伏特表（0315V）要求在不断开电路的情况下，查出哪一个器件已损坏，试述操作步骤（不讨论有二个或三个器件同时损坏的情况）。图1标准答案是这样的：伏特表量程选用15V档，查电池，用伏特表测某一灯泡的电压，若读数为零，则另一个灯泡的灯丝已断；若读数为6V左在，则这个灯泡的灯丝断。这里抓住的就是灯泡两端电势差的特征性质，因为灯丝断了的灯泡两端电势不等，伏特表就显示读数，查这个电路的故障就是这一原理的逆向运用。（二） 消除思维定势的消极作用定势是指心理活动的一种准备状态，它影响着解决问题时的倾向性，而这种倾向性有时有助于问题的解决，有时却会妨碍问题的解决。在解决物理习题时，思维定势常常表现为“死代公式”。思维定势会妨碍发散思维的开展，使学生思路不够开阔，只会沿着课本上出现过的例题模式，“标准化”地进行套用。因此在物理教学中，除了讲解“正规化”的解题途径之外，还应该多角度地进行发散性思维训练，即平时所说的灵活思考的训练，以期达到这样的理想目标既使学生形成一定的思维定势而具有流畅性（因为反对乱套公式不是完全丢开公式）；又使这种定势不至于妨碍思维应有的灵活性与独创性，否则思维定势不仅使解题陷入呆板繁锁，而且在有些情况下，还会导致错误的结论。例如：汽车以20米/秒的速度作匀速直线运动，后来开始制动，假定汽车制动后作匀变速直线运动，加速度大小为5米/秒2，问制动后6秒内汽车的位移。按所养成的定势，死代位移公式svOt(at2/2)，以vO20米/秒、t6秒、a-5米/秒2代入，得出的结果是s30米，实不知到第四秒末，汽车已经停止了。因而正确的解法是将t4秒代入公式，得到的正确结果是s40米。因此，我们要充分意识到思维定势可能会产生的消极作用，以及注意运用发散思维来打破起消极作用的思维定势。三、把思维科学知识直接交给学生综上所述，不但教师本身要对思维规律有自觉的认识，在教学中体现和运用这些规律有意识地加强对学生的指导和训练，也就是说，用科学的教学方法来培养学生的科学的学习方法；而且，有必要在传授物理知识的同时选择合适时机直接向学生（特别是高中学生）传授一些有关思维本身的科学知识，让学生也直接掌握思维科学这一税利武器，自觉地运用思维规律指导自己的学习，使学习变得更主动。教师们现在都有些共识：在传授知识的同时，还要教给学生研究问题多方位思考的科学方法，培养他们发散思维能力。这种能力的培养如何渗透在物理教学中？在教学中总结如下数端：（一）在概念规律教学中引导学生多方位理解，体验研究方法物理概念规律的教学往往是定向思维，应引导学生朝着建立物理量及其规律的方向思维，否则就难以使学生较准确清晰地掌握概念。但并非整堂概念规律课教学都是如此，如教师利用并联电路特点结合欧姆定律推导出两导体并联后总电阻与支路电阻的关系“”，即组织学生讨论：“，此值是否比R1和R2都小？不设具体数据，能通过代数式变换证明吗？”这是引导学生先从数学上的量值关系这个侧面去理解刚学到的物理规律。随后又要学生深入思考：“若有单个导体，它的电阻值刚好与此并联电路的总电阻R值相等，那么试考虑这个导体的横截面积是否应比R1或R2导体都大？为什么？”这是引导学生从物理学中电阻定律的角度去理解新知识，且又一次让学生体验到“等效代换”这种常用的研究方法。物理概念十分严密，它是人们在抽象出物理现象的共同属性后概括出来的结论，在教学过程中既可从正面在概念意义上逐字逐句推敲分析，也可从反面来深化理解。如通过探索欧姆定律的实验数据比较分析，得出导体AB的小于导体CD的，在相同电压（6.0V）下，IAB=0.6AICD=0.4A，教师就此发问：“这个比值为什么是反映导体本身阻碍电流的性质，而不是反映导体容易导电的性质，若要反映导体易导电的性质，同一导体恒量值该是，还是？”通过正向、反向思维，学生加深了对电阻概念的理解，从而在IU图像上将图线斜率误为电阻值的失误也大大减少。如电力线概念，教师可设疑发问：“书上及习题中都没出现相交的电力线，那么在电场区域能否作出两条相交的电力线呢？”此问激起学生们浓厚兴趣，活跃了气氛。通过讨论，学生既加深了对场强概念的理解，又体验到运用反证法的妙处，增强了逆向思维的能力。（二）在习题实验教学中鼓励学生多方位思考，变换思维角度1、研究对象的转换或代换AcB如两块截面为三角形的铁块A和B，并排放在光滑水平面上，现将一块截面为矩形的铁片C轻轻地水平架在两块相对的光滑斜面上，放手后，铁片C能否保持平衡？（图2）一些学生因铁片C所受重力与两侧所受弹力可以满足共点力平衡条件而颇感困惑之时，教师于关键处发问“若转换研究对象，考虑铁块A或B，情况怎样？”通过同类题解后反思，有助于掌握转换研究对象的方法。又如(图3)所示,将四个阻值分别为150、75、75和15的电阻并联后总电阻R为多大？少数学生突破照搬“”思维定势，将R2和R3均看成各由两个150的电阻并联，将R4看成由十个150的电阻并联，从而很快算出=150，教师应及时鼓励这种思维方式的灵活多变，指出他的可贵之处就在于能变换角度思考，善用“等效代换”，在于不因循守旧，能培养创造性思维。R1=150R2=75R3=75R4=15图2图32、思维方式从形象到抽象的转换如组织初三学生讨论一道习题：一个内径为r，外径为R的铜环加热后其内、外径怎样变化？通过讨论，大部份学生能正确判断出其内径r也增大的思维方式不外乎经验型和数学型：联系课堂演示实验或课本介绍的实例（预热的火车轮箍冷却后紧套在轮上）；认为环的内圈也要热胀，其周长 l 增加，从l =2r逆推出r增大。而一位学生独辟蹊径，提出可把铜环看成许多圈从rR半径各不相同的圆铜线套箍在一起，由于这些圆铜线热胀时半径都要增大，因此它们的整体铜环的内外径都要增大，显然，最后一种研究方式是求异思维的最佳结果。3、思维方向从正向到逆向的变换学生在摸似两个等量异种点电荷的静电场描绘等势线的实验中，发现通过两场源电荷边线中点的垂直平分面是个0伏的等势平面，而非课本上出现的球面，颇觉惊异。教师为此发问：“这个等势面为什么是平面？若在该平面上移动任意电荷，是否电场力对它都不做功？怎样证明？”从正面引导学生理解实验现象，然后又让学生逆向反证：“若这个平面上各点电势不等，沿这个平面移动检验电荷 ，将出现怎样的结果？”学生通过正、反两方面的分析论证，加深了对实验结果的理解。有经验的教师在力学、电学或热学、光学的习题中适量增加利用反证法或逆向反推法求证求解的练习。如求证静电平衡态导体的性质、匀强电场中电力线均匀分布、串联电路电流处处相等的问题，从结果条件的“黑盒子”问题，利用光路可逆性巧解焦距、物距或像距精选此类典型题练习讲评，有利于增强学生灵活思维，善于从正反两个方面分析问题的能力。4、通过一题多变，变单向思维为多向思维在复习课或习题课的教学中，适当采用一题多变可沟通知识网络，开拓学生思路，有利培养学生思维的灵活性、变通性和创造性。题型发散保持原命题的发散点，变换题型和命题方式。解法发散从不同角度、不同侧面解答问题，有一题多解，有多题一解，也有多题多解。逆向发散是原命题条件和结论的反向转换，由目标至条件的反向思考。迁移发散是对原命题条件的变换，设问角度的变换，实质上是知识的信息的迁移，发现新问题，解决新问题。阶梯发散从不同层次、不同角度逐步提出问题、认识问题、解决问题、强调递进性，逐层深入。比较发散对问题进行横向和纵向的比较，进行不同层次的延伸的转化，关键是理解知识点的内涵和外延。综合发散将分析、归纳、综合等多种思维方法进行综合应用，解决较复杂的问题，使知识系统化，强调灵活应用。如不少学生虽学过胡克定律，但仅对弹簧的弹力是变力形成单向思维。不注意凡产生于发生弹性形变的两接触物的弹力，其大小也具有可变性，且与形变程度有关。为此教师可提出一道多变的复习题：物块A，质量为m，当它静止在水平桌面上时受到的弹力多大？若这个水平面是随电梯一起以a（ag或a=g加速下降的桌面呢？若物块A沿静止的倾角为的光滑斜面下滑，它受到的弹力N多大？如果此光滑斜面是放在沿水平方向匀减速运动的列车里，而物块A又静止在这个斜面上，它受到的弹力N有无变化？为多大？如果它以速度V滑过半径为R的拱桥顶部时，所受的弹力N多大？通过讲评和画受力分析示意图，学生视野大为扩大。5、学生通过一题多变，增强变换思维角度的能力学生通过一题多解，有逐渐养成从多角度、多方面去分析解决较复杂问题的能力，促进其创造性思维的发展。如质量为M的列车在平直轨道上以速度V1匀速前进，由于某种原因，最后节质量为m的车厢从列车中脱离出来并前进了一段路程后停止。设机车的的牵引力不变，列车每一部分受到的阻力正比于其重力且与速度无关，问：末节车厢停止时，前面列车的速度为多大？此题有多种解法，可用牛顿运动定律，也可用动量定理，但最简捷的解法就是考虑到：从末节车厢脱钩到刚停时为止，整个列车系统所受的合外力仍为零，运用系统动量守恒定律便直接得到正确的答案。总之，发散思维应用于学习，有利于深刻理解知识点（即概念、定理，定律等）的内在要素，有助于全面把握相关知识点的相互联系，形成网络，实现知识的高层次理解和有效存贮；发散思维应用于解题，有助