如何培養(yǎng)學(xué)生的靈感思維

江龍

在日常生活中，認(rèn)識(shí)、分析和處理問題，經(jīng)常要用到靈感思維。特別是物理學(xué)史上人類揭示大自然奧秘而得出的每一重大理論，推動(dòng)歷史向前的重大技術(shù)發(fā)明，以及開拓宇宙、探索微觀領(lǐng)域的各種假說等，都無(wú)不與靈感思維相關(guān)。靈感不是靈機(jī)一動(dòng)、心血來(lái)潮的產(chǎn)物，而是勤奮思考達(dá)到的瓜熟蒂落、水到渠成的境界。

《實(shí)驗(yàn)探究：牛頓第二定律》是對(duì)之前所學(xué)的直線運(yùn)動(dòng)以及受力分析的綜合應(yīng)用，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)論探究的課。其教學(xué)難點(diǎn)是如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及如何平衡摩擦力，這是本節(jié)課中培養(yǎng)學(xué)生靈感思維的最好時(shí)機(jī)。本文主要探討如何在這節(jié)課中培養(yǎng)學(xué)生的靈感思維。

一、判斷推理

判斷與推理有著密切的聯(lián)系，推理由判斷組成，而判斷的形成又依賴于推理。推理是從現(xiàn)有判斷中獲得新判斷的過程。筆者認(rèn)為，判斷推理也是引發(fā)靈感的一種方法。

在教學(xué)過程中，我們可以這樣引導(dǎo)：通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，牛頓第一定律告訴我們“一切物體總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”，換句話說它告訴我們力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的關(guān)系是：“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因?！痹谶@里就有一個(gè)問題了：“力是如何改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的？”

此時(shí)可讓學(xué)生通過判斷推理，確定F、a、v三者之間的關(guān)系。

二、啟發(fā)聯(lián)想

舊知與新知或已知與未知的連接是產(chǎn)生新認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵。因此，要?jiǎng)?chuàng)新，就需要聯(lián)想，以便從聯(lián)想中受到啟發(fā)，引發(fā)靈感，形成創(chuàng)造性的認(rèn)識(shí)。

提出問題：現(xiàn)在我們要研究的三個(gè)物理量之間的關(guān)系，應(yīng)采用什么樣的物理實(shí)驗(yàn)方法？

學(xué)生：控制變量法。

問題：如何控制變量？

（在此需要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理量之間的關(guān)系與數(shù)學(xué)關(guān)系式之間還是有所不同的，物理學(xué)上是有因果關(guān)系的——a是結(jié)果。）

學(xué)生：控制F不變，探究a與m之間的關(guān)系?？刂苖不變，探究a與F之間的關(guān)系。

提出問題：如何測(cè)量這三個(gè)物理量？

這里學(xué)生比較容易想到：測(cè)a使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器法，測(cè)m使用天平。

對(duì)合外力的測(cè)量，學(xué)生目前知道的可能只有彈簧測(cè)力計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)在本實(shí)驗(yàn)中無(wú)法使用，我們?cè)谶@里需要的是恒力，而且是運(yùn)動(dòng)中測(cè)量，無(wú)法讀數(shù)。

提示學(xué)生是否可以用某已知的恒力作為合外力。在學(xué)生所認(rèn)知的力中，重力是一個(gè)恒定不變的力，因此有些學(xué)生在這時(shí)就會(huì)有靈感——用重力來(lái)代替。

提問：重力方向豎直向下，我們希望實(shí)驗(yàn)可以在水平面上做，如何改變力的方向。

學(xué)生：可以使用定滑輪。

圖1三、實(shí)踐激發(fā)

實(shí)踐是創(chuàng)造的陣地，是靈感產(chǎn)生的源泉。在實(shí)踐激發(fā)中，既包括現(xiàn)實(shí)實(shí)踐的激發(fā)，又包括過去實(shí)踐體會(huì)的升華。在實(shí)踐中思考問題、提出問題、解決問題，是引發(fā)靈感的一種好方法。

通過如上設(shè)計(jì)得到如圖1實(shí)驗(yàn)裝置不難了。

圖2提問：上面說到我們要測(cè)量的F是合外力，從圖1中看到的細(xì)線的拉力T是否就是物體所受的合外力？

對(duì)小車受力分析得到如圖2所示的受力圖。

學(xué)生：還有物體與板之間的摩擦力。

提問：怎么辦？

四、觀察分析

有目的、有計(jì)劃、有步驟、有選擇地去觀看和考察所要了解的事物。在觀察的同時(shí)必須進(jìn)行必要的分析，只有在觀察的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，才能引發(fā)靈感，形成創(chuàng)造性的認(rèn)識(shí)。

“摩擦力”這個(gè)問題比較難，會(huì)引發(fā)學(xué)生的深思。為了能夠讓學(xué)生充分打開思路，可在講臺(tái)上提供一些素材，如：氣墊導(dǎo)軌等。讓學(xué)生從一些素材中得到啟發(fā)，進(jìn)而提出減小摩擦力的方案。作為課堂的引導(dǎo)者，首先要給予學(xué)生肯定“這是一個(gè)好的想法”。接著繼續(xù)分析問題，“不論什么方法都無(wú)法將摩擦力減到0，就算是氣墊導(dǎo)軌依然有摩擦力。”讓學(xué)生繼續(xù)想辦法。

這時(shí)可能有學(xué)生想到在計(jì)算上下工夫，由滑動(dòng)摩擦力公式f=μN(yùn)求出摩擦力，最后得到合外力F=T-μN(yùn)。

……

這里會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的想法千奇百怪，可是他們基本上不會(huì)想到要抬高平板來(lái)平衡摩擦力。因?yàn)閷W(xué)生在這方面的生活經(jīng)驗(yàn)不足，沒有相關(guān)素材，所以無(wú)法閃現(xiàn)靈感。

當(dāng)然，為了證實(shí)他們的靈感是可行的，接著可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)抬高斜面平衡摩擦力的方法進(jìn)行理論推導(dǎo)。并得到只要滿足μ=tanθ，就可以平衡摩擦力。

五、激情沖動(dòng)

積極的激情，可以增強(qiáng)注意力，豐富想象力，提高記憶力，加深理解力，更會(huì)引發(fā)靈感。對(duì)于激情沖動(dòng)往往都是充斥于整個(gè)靈感迸發(fā)的過程。

筆者認(rèn)為，這樣設(shè)計(jì)除了讓學(xué)生掌握知識(shí)外，更重要的是通過這節(jié)課教給學(xué)生一種研究問題的思維方法——靈感思維。

（責(zé)任編輯易志毅）