摘 要: 物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)的自然科學(xué)。所有的物理知識(shí),包括物理概念、定律和理論,都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維,對(duì)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(dòng)作用。
關(guān)鍵詞: 初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 發(fā)散性思維 求異思維 動(dòng)手能力 創(chuàng)造性思維
所謂發(fā)散思維,指對(duì)同一個(gè)問(wèn)題產(chǎn)生多種解答的思維形式。在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)時(shí),可根據(jù)實(shí)驗(yàn)所提供的信息、實(shí)驗(yàn)提出的器材、學(xué)生掌握知識(shí)的深淺,從不同方向和不同方面來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),尋找處理實(shí)驗(yàn)的多種方法。
下面就如何在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維談?wù)勛约旱捏w會(huì)。
一、從基本原理出發(fā),多方面、多途徑地尋找處理實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的方法。
密度是物質(zhì)的屬性之一,是初中物理的重點(diǎn)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(cè)量固體的密度實(shí)驗(yàn)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(cè)量,也可用彈簧秤間接測(cè)量;體積可用刻度尺測(cè)量,也可用量筒測(cè)量,將這幾種方法進(jìn)行組合,測(cè)量物體密度的方法就有了四種。隨著知識(shí)面的逐漸擴(kuò)大,在學(xué)生掌握了壓強(qiáng)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(lái)測(cè)。不僅固體密度測(cè)量方法很多,液體密度測(cè)量方法也較多,如密度計(jì)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(cè)液體的密度。例如用天平法測(cè)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(dú)到地處理問(wèn)題。
也就是說(shuō)在實(shí)驗(yàn)時(shí),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(shì)的影響,去進(jìn)行思考。例如:如何利用天平、量筒等儀器來(lái)測(cè)量易溶于水的食鹽密度?如果仍用上述的各種方法來(lái)處理有一定的困難,因?yàn)槭雏}的體積難以測(cè)出,這時(shí)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(shí)際處理時(shí),我們可以找一種與食鹽互不相溶的液體來(lái)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(shí)驗(yàn)時(shí),可以先制成食鹽的飽和溶液,再用它來(lái)代替上述的液體來(lái)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(cè)量物體質(zhì)量的,但為了開(kāi)拓學(xué)生的思路,可以提出問(wèn)題:如何用天平來(lái)“稱”物體的面積和體積呢?此時(shí)學(xué)生就會(huì)展開(kāi)豐富的想象,去尋找解決問(wèn)題的辦法。我們雖然不能直接測(cè)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(cè)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(gè)邊長(zhǎng)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(cè)物體的面積s=ms/m。還可以用天平測(cè)出物體的質(zhì)量m,從密度表查出密度ρ,算出體積v,在測(cè)出厚度h,就可以算出面積s,s=mh/v,用類似的方法可以測(cè)出許多不規(guī)則形狀物體的面積。
四、不斷改進(jìn)舊有的常規(guī)實(shí)驗(yàn),以改變學(xué)生的思維定勢(shì)的影響。
例如:演示“空氣不善于傳熱”的實(shí)驗(yàn),可以不用溫度計(jì)來(lái)測(cè)試試管口和試管底的溫度差異,因?yàn)闇囟扔?jì)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(méi)有燃燒,一到管底就立即燒著了。這正說(shuō)明了管底的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于管口的溫度,從而說(shuō)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(yú)”來(lái)幫助理解。在試管中裝上水傾斜,在里面放一只活魚(yú),然后在試管上部加熱,上面水燒開(kāi),而魚(yú)在游動(dòng)。
五、將生活中常見(jiàn)的物體制成教具,演示有關(guān)實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維。
例如:帕斯卡“桶裂”實(shí)驗(yàn)可以很好地證明液體壓強(qiáng)與液體的深度有關(guān),可是該實(shí)驗(yàn)裝置的高度太高不便在教室里演示。這時(shí)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(wèn):管長(zhǎng)減小了,液體壓強(qiáng)減小了,液體對(duì)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(kāi),能否用其他物體來(lái)模擬“裂桶”呢?學(xué)生自然會(huì)想到用耐壓性較低的物體來(lái)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(qiáng)的實(shí)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(gè)難點(diǎn),因?yàn)樵谀承┣闆r下,相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(wèn)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(zhǎng)毛與砂布接觸。用力沿水平方向拉木塊,可以看到板刷的長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的理解不落俗套,敢于求異;解決實(shí)際問(wèn)題能夠不拘一格,多方設(shè)想。只有不斷地運(yùn)用發(fā)散思維解決問(wèn)題,才能擺脫思維定勢(shì)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