物理教學(xué)中激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識的幾點嘗試

唐銀

激發(fā)發(fā)散意識是培養(yǎng)發(fā)散思維的前提和條件，發(fā)散意識的培養(yǎng)和開發(fā)有利于發(fā)散思維的形成。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維的方法、途徑和策略很多，在課堂有限的教學(xué)時間內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維有點勉為其難，不如適時抓住觸點激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識更顯實際。本文根據(jù)發(fā)散思維在物理學(xué)科的表現(xiàn)特征，結(jié)合多年教學(xué)實踐與反思，淺談如何在物理課堂教學(xué)中抓住觸點激發(fā)學(xué)生的思維發(fā)散意識。

一、以定義變式為觸點激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識

變式教學(xué)是再創(chuàng)造教學(xué)的一種表現(xiàn)形式。定義變式就是從已知概念定義出發(fā)突破原有定義，充分發(fā)揮想象力，重組信息變換方向以新的視角重新定義，甚至生成并定義出新概念。物理學(xué)科中眾多的概念大都是可以進行定義變式的。

如速度概念定義為“單位時間內(nèi)通過的路程叫速度”（即相同時間比路程），變換角度定義變式1：“單位路程所用的時間叫速度”（即相同路程比時間）；拓展變式2：“單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度叫角速度”。又如“質(zhì)量與體積的比叫密度”，定義變式1：“質(zhì)量與長度的比也可叫線密度”；變式2：“質(zhì)量與面積之比也可稱為面密度”；拓展變式3：“能量與質(zhì)量之比也可稱為能量密度”。還如比熱容概念定義為“單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高或降低1℃所吸收或放出的熱量叫這種物質(zhì)的比熱容”（即相同質(zhì)量的不同物質(zhì)升高或降低相同的溫度比較吸收或放出的熱量），定義變式為“單位質(zhì)量的某種物質(zhì)吸收或放出1J的熱量所升高或降低的溫度叫這種物質(zhì)的比熱容”（即相同質(zhì)量的不同物質(zhì)吸收或放出相同的熱量比較升高或降低的溫度）。再如電阻大表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用大，電阻的倒數(shù)（電導(dǎo)）大就可表示導(dǎo)體導(dǎo)電能力強；電流與電阻成反比變式為電流與電阻的倒數(shù)成正比等。

物理學(xué)中比值法定義的概念較適合利用定義變式。定義變式要緊扣概念的本質(zhì)屬性有梯度有層次展開，使學(xué)生獲得對概念的多角度理解，變式的目的不是讓學(xué)生掌握變式后的內(nèi)容，而是通過變式觸發(fā)學(xué)生深入理解概念本質(zhì)和靈活運用概念的意向，觸發(fā)學(xué)生將概念同化到已有的概念系統(tǒng)中并遷移建立其他新概念的聯(lián)想，最終觸發(fā)學(xué)生的思維發(fā)散意識。

二、以問題引發(fā)為觸點激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識

“讓學(xué)生在生動具體的問題情境中學(xué)習、猜想”是新課程倡導(dǎo)的重要理念之一。問題引發(fā)就是在物理課堂教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)寓理于境的問題情境引發(fā)有效問題驅(qū)動教學(xué)。情境+問題的教學(xué)過程不僅可以使學(xué)生容易掌握知識和技能，使原本枯燥的、抽象的物理知識變得生動、形象和具體，而且可以使物理教學(xué)內(nèi)容具有新奇性，從而有效激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，激發(fā)學(xué)生的探求動機和興趣，有助于激發(fā)學(xué)生的思維發(fā)散意識。

如在進行磁體和磁場教學(xué)時，可以先制作一個抽獎轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤表面設(shè)置各種大、小獎項，請學(xué)生轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤進行抽獎，但總是抽到小獎或抽不到獎品，為什么抽不到大獎呢？抽獎轉(zhuǎn)盤內(nèi)部有什么機關(guān)嗎？又如進行電阻教學(xué)時，教師展示一調(diào)光臺燈，接通電源打開臺燈，旋轉(zhuǎn)燈座上的轉(zhuǎn)鈕，燈的亮度逐漸變亮，反向旋轉(zhuǎn)，燈變暗，燈光亮度變化的原因是什么？轉(zhuǎn)鈕內(nèi)部是怎樣的組成呢？再如進行壓強教學(xué)時，一個學(xué)生站在一個氣球上，氣球破裂，站在多個氣球上氣球會破裂嗎？進行浮力教學(xué)時，展示一乒乓球（內(nèi)部粘有鐵塊），乒乓球一定浮在水面上嗎？放入水中卻下沉，這是為什么？在教學(xué)過程中，提出并解決一些具有挑戰(zhàn)性或開放性的問題，更能提升學(xué)生的思維水平，如學(xué)生體驗或感悟大氣有壓強后，提出如何測量大氣壓強？聲音由物體振動產(chǎn)生，如何將聲音的振動放大便于觀察？彈力由物體形變產(chǎn)生，如何將微小形變放大？缺少電表，如何測量電阻或電功率等。

問題引發(fā)開展教學(xué)的要旨是教師要善于創(chuàng)設(shè)具有物理特征的問題情境，情境有利于引發(fā)學(xué)生用物理的方法和手段發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并在形式多樣的活動中以自主為主的方式尋找解決問題的方法和途徑。在教學(xué)過程中，學(xué)生在提出問題時，教師要有意識地鼓勵學(xué)生善于提出自己獨特的見解，提出具有探索性的新問題。在解決問題時，教師能訓(xùn)練學(xué)生對給出的已知條件做出迅速反應(yīng)，能迅速確定解決問題的策略和方法，善于多通道、多角度地解決問題。這種模式讓學(xué)生在認知沖突中解決問題，特別是解決一些具有挑戰(zhàn)性、開放性的問題，有利于激活學(xué)生的思維，特別有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維意識，從而更好地理解和掌握物理知識。

三、以探究開放為觸點激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識

實驗探究既是物理教學(xué)的重要內(nèi)容之一，又是物理教學(xué)的重要手段之一。在物理學(xué)科中，培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求。探究開放就是在原實驗探究的基礎(chǔ)上增加開放度，改變器材和條件，運用不同的原理和方法，多角度并靈活多樣地進行實驗探究。

很多老師應(yīng)該做過這樣一次嘗試，在完成“伏安法測電阻”實驗后，提供如下四組實驗器材：

（1）電壓表2個，電阻箱1個，共用器材。

（2）電流表2個，電阻箱1個，共用器材。

（3）電壓表1個，電阻箱1個，共用器材。

（4）電流表1個，電阻箱1個，共用器材。

共用器材為待測電阻，電源，滑動變阻器各一個，開關(guān)（單刀或雙刀雙擲）、導(dǎo)線若干。請根據(jù)不同器材設(shè)計實驗測量待測電阻。

這樣的探究開放，學(xué)生不是面對設(shè)計好的問題，而是需要自己發(fā)現(xiàn)和解決問題?！笆菍W(xué)生自己去做的事，而不是為他們做好的事”，這樣的探究開放鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，從多角度、多方位出發(fā)，探索多種解決問題的途徑，這樣既使學(xué)生掌握知識，又訓(xùn)練思維的靈活性和獨創(chuàng)性。需要強調(diào)的是探究開放不以深化知識為目的，而是注重知識間的聯(lián)系和擴展及方法的靈活應(yīng)用，重在提升學(xué)生的分析能力和實驗探究能力，進而增強學(xué)生的思維發(fā)散意識。

四、以方案評價為觸點激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識

在進行實驗探究時先行設(shè)計實驗方案，不同的學(xué)生會設(shè)計出不同的實驗方案甚至多種實驗方案。方案評價就是對多種實驗方案進行判斷、比較、整合和評價，評價的過程就是方案優(yōu)化的過程，也是有效激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識的過程。

筆者曾經(jīng)開過一節(jié)《估測大氣壓強》實驗專題探究拓展課，提供多種器材自主設(shè)計估測大氣壓強的方法，學(xué)生從理論和實驗探究的角度設(shè)計了十余種估測大氣壓強的辦法，摘取其中比較典型的設(shè)計原理圖如下：

教師引導(dǎo)學(xué)生對設(shè)計的方案進行評估，評估的重點在各種方案的原理是否科學(xué)，實驗過程是否具有可操作性，實驗器材的選擇能否完成實驗探究，測量過程需要注意什么，會有哪些技術(shù)上的問題并如何改進和完善，如何減小測量誤差，所得結(jié)論是否具有一般性等。

在設(shè)計方案的過程中，學(xué)生不因循守舊，不墨守成規(guī)，表現(xiàn)出了很強的創(chuàng)新意識和探索精神，激發(fā)了學(xué)生設(shè)計多種實驗方案的動機，特別是通過對多種方案進行自我判斷、比較和評價，優(yōu)化方案的同時提升學(xué)生的思維水平。方案評價以方案的設(shè)計為基礎(chǔ)，以評價為手段，以提升學(xué)生的實驗設(shè)計能力和評價能力為目標，在設(shè)計和評價中觸發(fā)學(xué)生思維的發(fā)散意識。

五、以模型建構(gòu)為觸點激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識

物理模型的建構(gòu)是以實驗為基礎(chǔ)，對研究的對象或?qū)嶋H問題忽略次要因素，突出主要因素后經(jīng)過科學(xué)抽象而建立新的物理形象，物理模型的建立過程其實是一個抽象思維和形象思維相結(jié)合的過程。物理學(xué)科中模型的建構(gòu)隨處可見，常見的物理模型有實物模型、模擬式模型、理想化模型及假說類模型等。

比如：采用縮小與放大幾何尺寸并簡化繁雜部件，突出工作原理制作出的內(nèi)燃機模型、發(fā)電機模型、電動機模型等實物模型；用光線表示光的直線傳播，用磁感線描述磁場，用粒子排列展現(xiàn)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)的模擬式模型；在原型的基礎(chǔ)上，經(jīng)過科學(xué)抽象而建立起來的杠桿、斜面、作用點、點光源等理想化模型及過程理想模型，如勻速直線運動、勻速圓周運動、自由落體運動等。假說類模型主要有原子的核式結(jié)構(gòu)模型、地心說和日心說及宇宙爆炸理論等。

物理模型的建構(gòu)要在形象思維的基礎(chǔ)上通過抽象思維抽象出本質(zhì)特征，這個過程是一個創(chuàng)新的過程。在教學(xué)過程中向?qū)W生展現(xiàn)基本物理模型的建構(gòu)過程，通過對物理模型的設(shè)計思路及分析思路的教學(xué)，滲透模型建構(gòu)意識。用建立物理模型的創(chuàng)新思路啟發(fā)學(xué)生，有助于學(xué)生建模能力的提高，有助于激發(fā)學(xué)生的思維發(fā)散意識，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

學(xué)生思維發(fā)散意識的激發(fā)和發(fā)散思維的培養(yǎng)是一項系統(tǒng)工程。在課堂教學(xué)過程中，應(yīng)處處留意，時時引導(dǎo)，有計劃、有意識、有系統(tǒng)地滲透發(fā)散意識，久而久之，必將有利于學(xué)生發(fā)散思維的形成，學(xué)生的思維層次和思維水平必將得到提升并能自發(fā)應(yīng)用到創(chuàng)新實踐活動中而有所收獲。