如何在物理問題解決過程中培養學生創新思維

袁衛民 石亞東

(保定市第二中學 河北 保定 071000)(保定市南市區文教局 河北 保定 071000)

在物理教學中通過創設恰當的問題情境，誘導學生產生疑問，發現問題并提出問題，可使學生產生強烈的探究的欲望.接下來物理教學就是通過引導學生去探究，經歷解決問題的過程，從而使學生理解掌握相關知識，提高學生解決問題的能力，培養學生的創新思維.本文根據筆者多年的教學體會，著重從物理問題的解決過程去討論學生創新思維的培養.

1 問題解決的步驟

在物理問題提出后，其解決的過程大致可分為分析問題、問題探究、歸納總結三個步驟.

1.1 分析問題

教師引導學生對提出的問題進行分析，通過邏輯思維、發散思維、形象思維、實驗地位、直覺思維等尋找解決問題的思路，教師的主要作用是，對學生進行適當的點撥、引導，引導學生分析判斷物理問題中所描述的研究對象、物理現象和物理過程及其聯系，弄清問題中所涉及的物理量及相互關系，全面系統地掌握有關信息，在頭腦中形成對問題的整體的、形象的、清晰的物理圖景.教師應鼓勵學生根據自己的理解提出解決問題的思路，通過這個過程培養學生的發散思維、形象思維和直覺思維.

1.2 問題探究

問題探究是學生在對提出的問題進行分析的基礎上，根據已知的一些資料、信息和已有的知識，圍繞要解決的問題，提出包括實驗設計等解決的方案，然后進行實驗探究或理論推演.教師在這一步驟中主要的任務是點撥引導，根據實際情況幫助學生克服障礙，使學生在問題探究中發展形象思維、直覺思維和邏輯思維.

1.3 歸納總結

教師引導學生將自己對問題探究的結果通過多種交流方式與其他同學相互交流、討論，最后在原有的認知的基礎上構建新的知識結構.這一步驟中通過分析、比較和綜合培養學生的邏輯思維能力.教師在這一步驟中進行適當的評價、指導和總結歸納，幫助學生形成完整的知識體系.

2 問題解決中應注意的問題

2.1 注意引導學生建立正確的物理圖景

物理圖景是指問題的研究對象是什么，處于什么運動狀態，狀態變化有什么特點以及物理過程、物理模型等內容.在問題解決中應引導學生建立正確的物理圖景，學會具體問題具體分析.

例如，試用一根卷尺估測一堆沙粒之間的動摩擦因數.

圖1 圖2

本問題解決的關鍵是要讓學生搞清問題的物理圖景，構建合理的物理模型，將不易直接測量的物理量轉化為另一種易測量的物理量.教學中應注意培養學生運用物理知識解決問題時運用形象思維的習慣，培養學生的想象力，幫助學生建立正確的物理圖景，從而發展學生的創新思維.

2.2 重視引導學生學會分析問題的思路和方法

物理學在長期的發展過程中形成的科學方法，不僅對物理學的研究有重要的作用，甚至對其他科學的研究也有較大的影響.在物理問題解決教學中應重視學生分析問題的思路和方法的培養，使學生學會思考，提高學生的思維能力.

例如關于電阻測量的設計實驗，首先選用的是簡單的伏安法電路，無論是采用電流表的內接還是電流表的外接，都會有因電表內阻對電路的影響而產生的系統誤差.

當采用電流表外接時，測得值

而采用電流表內接時，測得值

R測=R實+rA〉R實

針對這一問題提出補償的思想，然后引導學生自己設計出電流補償和電壓補償兩種線路.補償法解決了由于實驗電路不完善帶來的系統誤差，但電流表、電壓表不準確帶來的誤差也必須考慮.為此，可以提出用準確度較高的電阻箱來取代電壓表和電流表，再輔以靈敏度較高的電流表，便可大大提高實驗結果的準確性，這就是電橋的方法.因此，由伏安法測電阻到補償伏安法，再到電橋法的分析過程，就是一批判性思維的過程，此過程對學生的創新思維的培養大有作用.

2.3 重視問題解決對學生的多種思維方式的培養

物理創新思維是一種發散思維、直覺思維、形象思維、邏輯思維的綜合.實際上一個問題的解決不僅僅體現某一種創新思維方式，通常是多種創新思維方式的集中體現.因此，在物理問題解決中應重視多種思維方式的培養.

【例】測量打點計時器對紙帶的阻力

實驗器材：

打點計時器，紙帶，電源，滑塊，砝碼，帶滑輪的平板，直尺，天平.

實驗模型：

學生首先應結合提供的器材與做過的實驗相聯系，從多方面去思考建立其實驗模型，即和驗證牛頓第二定律的情景相似.此思維過程充分體現了發散思維方式.

實驗原理：

在明確實驗模型的基礎上，還應把握其與驗證牛頓第二定律的不同，從而確定實驗原理，如圖3.

圖3

對m、M受力分析(F阻是打點計時器對紙帶的阻力，F0是桌面對M的摩擦阻力)，并由牛頓第二定律列方程

mg-F拉=ma

F拉-F阻-F0=Ma

兩式相加

mg-F阻-F0=(M+m)a

則

F=F阻+F0=mg-(M+m)a

即由m、M和a可求F(總阻力)，而F=F阻+μMg(μ未知、F阻未知).

此思維過程則體現了邏輯思維方式.

據處理方法：

(1)計算法 需測兩組數據即兩次(M1、M2)可計算F阻.

(2)作圖法 做F-M的圖像(一次函數關系)，則截距即為F阻，如圖4.

這兩種數據處理方法中第二種誤差要小一些，此過程體現了發散思維和形象思維.

圖4