在習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維品質(zhì)

在中學(xué)物理教學(xué)中實(shí)施創(chuàng)新教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和提高創(chuàng)新能力，是教育改革的核心，也是新課標(biāo)的要求。物理習(xí)題教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，習(xí)題教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一個(gè)有效途徑，通過習(xí)題教學(xué)不但有助于加深對(duì)物理知識(shí)的理解與深化，提高學(xué)生解題技巧及分析問題和解決問題的能力，同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的深刻性、發(fā)散性、靈活性、批判性、獨(dú)創(chuàng)性、 全面性、敏捷性等思維品質(zhì)。下面筆者從教學(xué)實(shí)踐中的體會(huì)談?wù)劻?xí)題教學(xué)中思維品質(zhì)的培養(yǎng)。

1 通過“一題多變或一題多問”的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性

思維的深刻性是一切思維品質(zhì)的基礎(chǔ)，它表現(xiàn)在能透過表面現(xiàn)象和外部聯(lián)系，揭露事物本質(zhì)進(jìn)而深入的思考問題。通過一題多變或一題多問的訓(xùn)練，加以錘煉，鞏固發(fā)散，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性。

例1A、B兩個(gè)完全相同帶電小球電荷量分別為+Q、+9 Q，在真空中相距為L(zhǎng)，求它們之間的庫(kù)侖力?

解答此題后，根據(jù)所涉及的重點(diǎn)知識(shí)可以進(jìn)行如下變換和引申：

變式1若將兩球接觸后仍放回原處，它們間的庫(kù)侖力為多少?

變式2 用一個(gè)與A、B完全相同的不帶電小球C先與A接觸，后與B接觸，再移走C，A、B間的庫(kù)侖力為多少?

變式3 若L→∞或L→0它們之間的庫(kù)侖力又分別為多少?

變式4 若將A球固定，將B球由靜止釋放，則B球受到的庫(kù)侖力、加速度、速度將如何變化?

變式5若引入第三個(gè)小球C，要使三個(gè)小球都平衡，則小球C應(yīng)放在何處?Qc=?電性如何變化?

變式6 若A、B電荷分別為+Q和-9 Q，再引入第三個(gè)小球C，要使三個(gè)小球都平衡，則小球C應(yīng)放在何處?Qc=?電性如何?

這種通過對(duì)題目的引申擴(kuò)展或條件變換，使之變?yōu)楦?、更有新意的問題，豐富了題目的內(nèi)涵，擴(kuò)大了知識(shí)的覆蓋面，同時(shí)深化了所學(xué)的知識(shí)，達(dá)到了懂一題、曉一片的效果。不僅防止和減少了學(xué)生思維上的表面性和絕對(duì)性的毛病，而且更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生思維的深刻性。

2 通過“一題多解”的訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生思維的發(fā)散性

思維的發(fā)散性是指能從眾多的知識(shí)領(lǐng)域和多方面的知識(shí)出發(fā)來(lái)解決問題，是思維開闊而全面的品質(zhì)。由于思維定勢(shì)產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)，學(xué)生解題時(shí)，往往墨守成規(guī)，只能從某種思路上解題，教師針對(duì)這種情況，在解完一道題后應(yīng)考慮能否根據(jù)該題的基本特征或因素進(jìn)行多角度觀察、聯(lián)想，啟發(fā)學(xué)生找到更多思維通路，獲得最佳解題途徑，從而培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性。

例2 一列總質(zhì)量為M的列車，沿平直軌道勻速前進(jìn)，其末節(jié)車廂質(zhì)量為m，中途脫鉤，司機(jī)發(fā)現(xiàn)時(shí)機(jī)車已行駛到距脫鉤處L的地方，于是立即關(guān)閉油門，撤去牽引力，設(shè)阻力與質(zhì)量成正比，機(jī)車的牽引力恒定，求列車兩部分都靜止時(shí)，機(jī)車比末節(jié)車廂多行駛的距離?

解1 運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，這種解答雖然思路清晰，但運(yùn)算復(fù)雜?？伸`活改變思路，尋求較佳解題途徑。

解2 運(yùn)用動(dòng)能定理求解

對(duì)機(jī)車：FL—f1s1=0一(M—m)v20/2①

其中F=kM，f1=k(M-m)

對(duì)車廂：-f2s2=0-mv02/2②

其中f2=km

聯(lián)立①、②即得解

解3 對(duì)機(jī)車：kML=k(M-m)/△s

解4用速度圖象求解(略)

這種通過多種解法，多種思維過程的求解，能突破慣性思維的束縛，加深知識(shí)的縱橫聯(lián)系，擴(kuò)展了學(xué)生思維的空間，融多個(gè)知識(shí)點(diǎn)于一題，搞活了知識(shí)，不僅有效地提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，更提升了學(xué)生應(yīng)變能力，增強(qiáng)了學(xué)生思維的發(fā)散性。

3 通過“轉(zhuǎn)化型習(xí)題”的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性

思維的靈活性是指能夠根據(jù)客觀條件的發(fā)展與變化，及時(shí)地改進(jìn)先前的思維過程，尋找解決問題的新途徑，是創(chuàng)造性思維的典型特點(diǎn)。解題時(shí)，當(dāng)學(xué)生思路受阻或遭遇繁難時(shí)，轉(zhuǎn)向與題設(shè)情景對(duì)立、相關(guān)制約的一面，就可以迅速找到正確的解題途徑，從而培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性。

例3 如圖1所示，一半徑為R的絕緣球殼上均勻帶有電量+Q，另一電量為+q的點(diǎn)電荷，放在球心O點(diǎn)上，點(diǎn)電荷受力為零，在球殼上挖去半徑為r(rR)的一個(gè)小圓孔，則此時(shí)置于球心的點(diǎn)電荷q所受力的大小為= 方向(已知靜電力常量為K)

解析 球殼上剩余電荷對(duì)點(diǎn)電荷+q的作用力顯然不滿足庫(kù)侖定律的適用條件，用微元法處理，雖可行但很復(fù)雜?？紤]到小圓孔電荷對(duì)點(diǎn)電荷+q的庫(kù)侖力與球殼剩余電荷對(duì)點(diǎn)電荷的作用力平衡，又因rR，小圓孔的電荷可視為點(diǎn)電荷，且Q1＝r2Q/4R2，所以庫(kù)侖定律仍可以間接使用，F(xiàn)1＝KqQ1/R2，即F1＝KQqr2/4R4，方向指向圓孔。

由以上例題看，有些習(xí)題用“常規(guī)”去思考，往往會(huì)出現(xiàn)“山窮水復(fù)疑無(wú)路”的困境，但若調(diào)整思維方向，把問題巧妙轉(zhuǎn)化后，就有“柳暗花明又一村”之感，通過此類題型的訓(xùn)練，可以使學(xué)生的思維處于那種“追求轉(zhuǎn)向另一角度思考問題”的動(dòng)態(tài)之中，通過這類習(xí)題的訓(xùn)練，增強(qiáng)了學(xué)生思維的靈活性。

4 通過“錯(cuò)解題目”的訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生思維的批判性

思維的批判性是指在思維活動(dòng)中獨(dú)立思考，精確檢查思維過程及時(shí)發(fā)現(xiàn)矛盾，捕捉反饋信息，自覺修正錯(cuò)誤的品質(zhì)。解完一道題后，應(yīng)想一想，查一查解答中易出錯(cuò)的地方或曾出錯(cuò)的地方，分析出錯(cuò)的原因，總結(jié)應(yīng)注意的問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

例4 質(zhì)量為M的一座大炮在無(wú)摩擦的水平面上，炮筒與水平面成θ角，炮筒內(nèi)裝有一質(zhì)量為m的炮彈，當(dāng)炮彈相對(duì)炮口以V0的速度離開炮口時(shí)，大炮的后退速度是多少?

由學(xué)生上黑板求解，常見有下列解法：

錯(cuò)解1 不仔細(xì)分析動(dòng)量守恒條件，出現(xiàn)下列運(yùn)算：

大炮與炮彈動(dòng)量守恒m(V0-U)-MU＝0

得U＝mV0/(M+m)

分析原因 系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件，可以整體守恒，也可以某一個(gè)方向上動(dòng)量守恒。

錯(cuò)解2 mV0-MU＝0

解得U＝mV0/M

分析原因 動(dòng)量守恒定律中，所有速度應(yīng)相對(duì)于同一參照系。

正確分析 炮彈和大炮在水平方向動(dòng)量守恒，即m(V0cosθ-U)-MU＝0 解得U＝mV0cosθ/(M+m)。

通過以上習(xí)題教學(xué)，加深了對(duì)動(dòng)量守恒的理解，深化了所學(xué)的知識(shí)。在習(xí)題教學(xué)中有意識(shí)布置一些特例，由學(xué)生求解，引導(dǎo)學(xué)生通過辨析，提出爭(zhēng)議，找一找出錯(cuò)的地方分析出錯(cuò)原因，總結(jié)應(yīng)注意的問題，這樣不僅防止思維的表面性，還養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高了辨析解題錯(cuò)誤的能力，還增強(qiáng)了學(xué)生思維的批判性。

5 通過“特殊思維方法習(xí)題”的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生思維的獨(dú)創(chuàng)性

分析與比較、歸納與總結(jié)、從已知到未知、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的逐個(gè)層次的思維過程，一般稱為常規(guī)思維。為了在這一方面有所突破或在中學(xué)階段不易解決的問題，我們采用一些含有特殊思維方法的物理習(xí)題，(例如逆向思維、等效思維、極端思維、聯(lián)想思維等)通過引導(dǎo)學(xué)生另辟蹊徑，別出心栽出奇招，逐步培養(yǎng)學(xué)生思維的獨(dú)創(chuàng)性。

例5 如圖所示2，物體A和B質(zhì)量均為m，且分別與跨過定滑輪的輕繩連接，(不計(jì)繩與滑輪，滑輪與軸之間的摩擦)用水平變力F拉物體B沿水平方向向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)的過程中，則

A.物體A也做勻速直線運(yùn)動(dòng)

B.繩子拉力始終大于物體A所受的重力

C.繩子對(duì)A物體的拉力逐漸增大

D.繩子對(duì)A物體的拉力逐漸減小

解析 對(duì)物體B的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解如圖VA＝VBcosα易得A錯(cuò)，B正確，但對(duì)C、D選項(xiàng)采用常規(guī)解法很難判斷，不易求解。若采用極端思維方法，即物體B勻速向右運(yùn)動(dòng)到無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，α限趨向零時(shí)，VA也無(wú)限接近VB做勻速直線運(yùn)動(dòng)，繩子對(duì)A的拉力接近重力，所以選項(xiàng)D正確。

由以上例題可知，有些物理習(xí)題若采用常規(guī)方法求解，會(huì)感到題目過于復(fù)雜很難求解。但若能突破思維定勢(shì)，采用獨(dú)特的方法求解，則能化難為易，化繁為簡(jiǎn)，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生思維的獨(dú)創(chuàng)性。

6 通過“開放型題”的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生思維的全面性

開放型題分為：條件開放題、情景開放題、策略開放題、結(jié)論開放題和綜合開放題等五類。由于題型開放，有些題目沒有“完備的條件和固定的答案”，給讀者以想象的空間。如條件開放題是指題中給出的條件有可能產(chǎn)生各種解題結(jié)果，必須具體問題具體分析，審時(shí)度勢(shì)，以敏銳的洞察力透過現(xiàn)象看本質(zhì)，把問題可能出現(xiàn)的各種可能結(jié)果考慮到，并求出來(lái)。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生思維的全面性。

例6(條件開放題) 如圖3，豎直光滑桿上套有一端分別用銷釘M、N固定于桿上的小球，當(dāng)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)拔取銷釘M的瞬間，小球的加速度大小為12m/s2，若不拔出M而拔出N瞬間小球的加速度可能為( )(g＝10m/s2)

A.22m/s2，方向豎直向上

B.22m/s2，方向豎直向下

C.2m/s2，方向豎直向上

D.2m/s2，方向豎直向下

解析 本題為條件開放型試題，即加速度方向不明確，必須討論兩種情況

(1)在拔出M的瞬間，當(dāng)加速度方向豎直向上，則原來(lái)下面彈簧必處于壓縮狀態(tài)，即彈力F2方向向上，則有 F2-mg＝ma

當(dāng)拔出N時(shí)，F(xiàn)合＝F2＝ma1

解得a1＝22m/s2，方向豎直向下

(2)在拔出M的瞬間，當(dāng)加速度方向豎直向下，則原來(lái)下面彈簧必處于拉伸狀態(tài)，上面彈簧也拉伸狀態(tài)，則有：F21+mg＝ma

當(dāng)拔出N時(shí)，F(xiàn)合＝F21＝ma 2

解得a2＝2m/s2，方向豎直向上

例7(結(jié)論開放題)如圖4，已知盒子里面有一個(gè)由電源和幾個(gè)阻值相同的電阻組成的電路，盒外有四個(gè)接線柱，用電壓表分別測(cè)量各接線柱間的電壓得出：U12＝5V，U34＝3V，U13＝2V，U24＝0V，則“黑盒”里的電路該怎樣?

解析(略)

通過這類開放題型的訓(xùn)練，能使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)現(xiàn)有知識(shí)的不滿足，對(duì)已有結(jié)論不輕信，富有好奇，富于幻想。這樣能促使學(xué)生提出一些新奇的問題，大膽質(zhì)疑，能夠?qū)σ延械慕Y(jié)論提出不同見解，對(duì)問題提出改進(jìn)，這不僅培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，多角度思考問題，也培養(yǎng)了學(xué)生思維的發(fā)散性和全面性。

綜上所述，物理教學(xué)中，如何能更有效的培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，是廣大物理教師和教育科學(xué)研究工作者的一個(gè)新課題和新任務(wù)，也對(duì)深化物理教學(xué)改革，實(shí)施新課程，推進(jìn)素質(zhì)教育，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)造性人才具有重要意義。在習(xí)題教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維品質(zhì)，既需要遵循物理學(xué)科特點(diǎn)，又需要遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的規(guī)律。這既是一個(gè)較大的理論問題，又是我們每個(gè)物理教師所面臨的最重要的實(shí)踐問題。

(欄目編輯 趙保鋼)

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