物理是一門以觀察和實驗為基礎的自然科學,物理學的實驗基礎、理論體系及研究方法在學生智能結構的發展中占有非常重要的地位。如若能在物理實驗教學中培養學生的發散思維,則對學生認知能力的提高,創造能力的萌發都起著強有力的作用。下面就如何在實驗教學中培養學生的發散思維,談幾點自己的體會。
一、從基本原理出發,多方面、多途徑地尋找處理實驗問題的方法
密度是物質的屬性之一,是初中物理的重點內容,它在科學技術和農業生產中有著廣泛的應用。在測量固體的密度實驗中,根據公式:密度=質量/體積,其中物體質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,在學生掌握了壓強概念、浮力概念及杠桿原理后,可引導學生用彈簧秤法、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。
二、從新的角度出發,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,沖破現有觀念的束縛,克服思維定式的影響,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,另辟蹊徑。設想食鹽溶于水,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。也可引導學生思考: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,去培養學生的求異思維
例如:天平是測量物體質量的,但為了開拓學生的思路,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量分別為m待和m正,再根據公式s正/s待=m正/m待,就可得出待測物體的面積s待=m待s正/m正。用類似的方法可以測出許多不規則形狀物體的面積。
四、將生活中常見的物體制成教具,演示有關實驗,培養學生動手能力和創造性思維
帕斯卡“裂桶”實驗可以很好地證明液體壓強與液體的深度有關,可是該實驗裝置高度太高不便在教室里演示,這時可啟發學生思考:能否把所有的裝置都相應的縮小呢?答案是否定的。接著再問:管長減小了,液體壓強減小了,液體對木桶的壓力必定減小;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量的一杯水與一管水作用下的不同情形,液體壓強的實質就非常容易理解了。
總之,在物理實驗教學中,不斷地培養學生發散思維能力,能使學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,多方設想。不斷地運用發散思維方法解決問題,才能擺脫習慣思維的束縛,拓寬思維范圍,從而使創造性思維能力得到發展,以適應當前素質教育的需要。
(作者單位 河北省唐山市第九中學)