放飛想象 開(kāi)拓思維—高中物理教學(xué)學(xué)生想象力的培養(yǎng)探討

李國(guó)孝

【摘要】在高中物理教學(xué)中，部分學(xué)生思維靈活、善于聯(lián)想，在學(xué)習(xí)上往往事半功倍；部分學(xué)生思維僵化、缺乏想象力，在學(xué)習(xí)上往往事倍功半。放飛高中生物理想象力，開(kāi)拓學(xué)生的創(chuàng)造性思維，是幫助學(xué)生掌握物理學(xué)習(xí)訣竅的根本。本文探討了培養(yǎng)學(xué)生物理想象力的幾種思路，以期為學(xué)生物理想象力的培養(yǎng)提供參考。

【關(guān)鍵詞】高中物理 想象力 物理實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）14-0192-02

1.引言

物理是一門建立在實(shí)驗(yàn)和想象基礎(chǔ)上的學(xué)科，牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力，很好地詮釋了這一理念。高中生學(xué)習(xí)物理的過(guò)程是在探索、想象前人研究成果的基礎(chǔ)上掌握物理知識(shí)和技能的過(guò)程。學(xué)生的創(chuàng)造性思維在物理學(xué)習(xí)中具有非常重要的作用，而想象力又是創(chuàng)造性思維的動(dòng)力源泉。高中物理教材和習(xí)題中蘊(yùn)含了豐富的想象力培養(yǎng)素材，教師應(yīng)適時(shí)發(fā)掘這些內(nèi)容，有意識(shí)地鍛煉學(xué)生想象力，為學(xué)生創(chuàng)造性思維打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.運(yùn)用理想性試驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生非現(xiàn)實(shí)想象力

在物理學(xué)史上，意大利物理學(xué)家伽利略創(chuàng)造性地提出了理想實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)不需要通過(guò)實(shí)際操作完成或者說(shuō)現(xiàn)實(shí)條件無(wú)法滿足其實(shí)驗(yàn)要求，是由實(shí)驗(yàn)者在大腦中通過(guò)理想性構(gòu)想設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，具有典型的想象性和說(shuō)服性。實(shí)驗(yàn)者在腦海中構(gòu)建理想化的實(shí)驗(yàn)條件和相關(guān)儀器設(shè)備，并在理想條件下完成實(shí)驗(yàn)的“操作”和“觀察”。在高中物理教學(xué)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種類型的理想性試驗(yàn)，教師應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的這種思維方法，培養(yǎng)他們進(jìn)入理想化境界，運(yùn)用理想性思維分析和解決問(wèn)題并理解知識(shí)的能力。

例如在教授牛頓第一定律時(shí)，現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)條件是不可能創(chuàng)造出理想斜面的。為此可以引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)想出一個(gè)無(wú)限延長(zhǎng)和絕對(duì)光滑的伽利略理想斜面；當(dāng)光滑小球上升是速度會(huì)減慢并最終停下，當(dāng)光滑小球下滾時(shí)速度會(huì)越來(lái)越大直至無(wú)限加速；位于平面時(shí)，給小球一個(gè)初速度，在沒(méi)有加速和減速的前提下，小球會(huì)一直保持這個(gè)速度運(yùn)動(dòng)下去。這樣，教師通過(guò)精心設(shè)計(jì)的步步引導(dǎo)，幫助學(xué)生通過(guò)理想化實(shí)驗(yàn)牢固地掌握牛頓第一定律。

3.剖析物理過(guò)程復(fù)雜性培養(yǎng)學(xué)生空間想象力

很多物理過(guò)程涉及到空間運(yùn)動(dòng)，因此空間想象力對(duì)于物理學(xué)習(xí)非常重要的意義。解答物理問(wèn)題，很多時(shí)候需要弄清其空間運(yùn)動(dòng)過(guò)程，在看似復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)過(guò)程下，合理運(yùn)用想象力運(yùn)用已知條件和相關(guān)物理定律規(guī)律在腦海中構(gòu)想出物體的運(yùn)動(dòng)圖像，是快速準(zhǔn)確地解答問(wèn)題的關(guān)鍵。例如，有這樣一道題：一小球放置在一摩擦系數(shù)為零的表面上，靜止，對(duì)小球先朝東向施加以恒力F，作用時(shí)間1分鐘，接著將此力改為向西方向，大小和作用時(shí)間均不改變，如此反復(fù)只改變力的作用方向，一共1小時(shí)，那么1小時(shí)內(nèi)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的。這是一道看似很復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)題目，很多學(xué)生受困于其“復(fù)雜”的表象，難以通過(guò)想象力構(gòu)想出小球正確的運(yùn)動(dòng)圖景，導(dǎo)致思維混亂，認(rèn)為小球一會(huì)向東一會(huì)向西運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，學(xué)生如果能夠在腦海中構(gòu)想出正確的空間運(yùn)動(dòng)圖景，問(wèn)題則迎刃而解，即小球獲得向東的初速度后，受到向西力的作用，會(huì)先做減速運(yùn)動(dòng)，但速度方向依然向東，這樣上面的空間運(yùn)動(dòng)圖景就非常明確了。即小球會(huì)循環(huán)往復(fù)地做勻加速和勻減速運(yùn)動(dòng)，但會(huì)始終朝著東向運(yùn)動(dòng)。

4.運(yùn)用直觀性比喻培養(yǎng)學(xué)生形象化思維能力

高中物理課程中具有很多不直觀的物理現(xiàn)象，近現(xiàn)代物理學(xué)中就囊括了大量抽象深?yuàn)W的物理現(xiàn)象，對(duì)其內(nèi)部過(guò)程學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解上具有較大難度。為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和理解，高中物理教師有必要借助已有的物理經(jīng)驗(yàn)采用形象化模擬推動(dòng)學(xué)生的想象和理解。例如，在學(xué)生在理解原子內(nèi)部能級(jí)有關(guān)知識(shí)就存在較大的困難，尤其是很難想象原子內(nèi)部能量為負(fù)并且是以不連續(xù)量子化狀態(tài)存在的事實(shí)。為此，教師可以巧用直觀性比喻，幫助學(xué)生建立模擬形象化思維。將原子中比喻為一口井，電子比喻為井下小球，將小球拉倒井口邊，必須有外力做功，因此其能量為負(fù)值。在井下樹(shù)一面梯子，將能力比喻為每一步階梯，這樣能級(jí)也就是不連續(xù)的，電子能力的變化就相當(dāng)于所處階梯的變化。電子位于井底時(shí)不會(huì)再往下掉，即為基態(tài)，能量最低也最穩(wěn)定。電子處于其它位置時(shí)存在往下掉落的可能，即為激發(fā)態(tài)也是不穩(wěn)定狀態(tài)。

5.結(jié)語(yǔ)

在高中物理教學(xué)中，如果學(xué)生欠缺想象力，往往會(huì)陷入思考問(wèn)題呆板片面的局面，在學(xué)習(xí)物理知識(shí)和技能時(shí)會(huì)非常吃力。重視并積極培養(yǎng)學(xué)生的想象力，是培養(yǎng)學(xué)生靈活思路、聯(lián)想能力的關(guān)鍵。在物理教學(xué)中，教師應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的非現(xiàn)實(shí)想象力、空間想象力和形象化思維能力，幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)物理的訣竅，從而有效提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬金福.如何在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J]. 課程教育研究：外語(yǔ)學(xué)法教法研究， 2016（4）：128-129.