谈物理实验教学中发散思维的培养

长丰县城关中学     陆翠云

观察和实验是物理教学的基础,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。如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,创造能力的萌发都将起着强有力的作用。
     所谓发散思维,是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,谈几点自己的体会。
    一、从基本原理出发,多方面、多途径地寻找处理实验问题的方法。
     密度是物质的属性之一,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/体积,其中物体质量可用天平直接测量,也可用弹簧秤间接测量;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,测量物体密度的方法就有了四种。随着知识面的逐渐扩大,在学生掌握了压强概念、浮力概念及杠杆原理后,可引导学生用弹簧秤法、杠杆法、天平法来测。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。另外,也可启发学生来测气体的密度。例如用天平法测气体的密度:首先用天平称出一空瓶的质量m1(空瓶内充满空气),接着用天平称出满满一瓶水的质量m2,再用量筒量出这瓶水的体积V,就可算出空气的密度为ρ水-(m2-m1)/V。
    二、从新的角度出发,独到地处理问题。
     就是说在实验时,去想他人所未想,去求他人所未求,冲破现存观念的束缚,克服思维定势的影响去进行思考。例如:如何利用天平、量筒等仪器来测量易溶于水的食盐密度?如果仍用上述的各种方法来处理有一定的困难,因为食盐的体积难以测出,这时就得打破常规,另辟新径。设想食盐溶于水,是否也溶于其他液体呢?实际处理时,我们可以找一种与食盐互不相溶的液体来完成。也可引导学生思考:食盐虽溶于水,是否一直溶解不止呢?答案是否定的。做实验时,可以先制成食盐的饱和溶液,再用它来代替上述的液体来完成。
    三、改变熟悉仪器的用途,去培养学生的求异思维。
     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”物体的面积和体积呢?此时学生就会展开丰富的想象,去寻找解决问题的办法。我们虽然不能直接测量,但可用间接的办法处理。找一张厚度均匀的硬纸片,用复写纸将待测物体的边界印在纸片上,然后沿边界将纸片剪下,再用同样的纸片剪一个边长为10厘米的正方形。用天平称出两者的质量分别为m待和m正,再根据公式S正/S待=m正/m待,就可得出待测物体的面积S待=m待S正/m正。用类似的方法可以测出许多不规则形状物体的面积。
    四、不断改进旧有的常规实验,以克服学生的思维定势的影响。
     例如:演示“空气不善于传热”的实验,可以不用温度计来测试试管口和试管底的温度差异,因为温度计刻度太小,不便于观察。只要将火柴捆在金属丝上慢慢地从管中送到管底(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,一到管底就立即烧着了。这正说明了管底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”,可用“烫水烧不死活鱼”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。
     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,可是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?答案是否定的。接着再问:管长减小了,液体压强减小了,液体对木桶的压力必定减小;而桶尽管缩小了,但其耐压性几乎不变,桶就不可能裂开,能否用其他物体来模拟“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同质量的一杯水与一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:静摩擦力方向判别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,用模拟放大的办法,使学生生动地看到接触层的有关情况,问题就可迎刃而解了。如在平面板上放一张砂布(以增大摩擦),再把一面有毛刷的木块放在砂布上,且使板刷的长毛与砂布接触。用力沿水平方向拉木块,可以看到板刷的长毛发生形变,由形变的情况就可确定静摩擦力的方向了。
     总之,在物理实验教学中,不断地培养学生发散思维能力,能使学生对实验问题的理解不落俗套,敢于求异;解决实际问题能够不拘一格,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。