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

唐銀

激發(fā)發(fā)散意識(shí)是培養(yǎng)發(fā)散思維的前提和條件，發(fā)散意識(shí)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(shí)間內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維有點(diǎn)勉為其難，不如適時(shí)抓住觸點(diǎn)激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識(shí)更顯實(shí)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(shí)踐與反思，淺談如何在物理課堂教學(xué)中抓住觸點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的思維發(fā)散意識(shí)。

一、以定義變式為觸點(diǎn)激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識(shí)

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(jìn)行定義變式的。

如速度概念定義為“單位時(shí)間內(nèi)通過的路程叫速度”（即相同時(shí)間比路程），變換角度定義變式1：“單位路程所用的時(shí)間叫速度”（即相同路程比時(shí)間）；拓展變式2：“單位時(shí)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(duì)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(qiáng)；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(duì)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(yùn)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(shí)。

二、以問題引發(fā)為觸點(diǎn)激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識(shí)

“讓學(xué)生在生動(dòng)具體的問題情境中學(xué)習(xí)、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(dòng)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(shí)和技能，使原本枯燥的、抽象的物理知識(shí)變得生動(dòng)、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(dòng)機(jī)和興趣，有助于激發(fā)學(xué)生的思維發(fā)散意識(shí)。

如在進(jìn)行磁體和磁場(chǎng)教學(xué)時(shí)，可以先制作一個(gè)抽獎(jiǎng)轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤表面設(shè)置各種大、小獎(jiǎng)項(xiàng)，請(qǐng)學(xué)生轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤進(jìn)行抽獎(jiǎng)，但總是抽到小獎(jiǎng)或抽不到獎(jiǎng)品，為什么抽不到大獎(jiǎng)呢？抽獎(jiǎng)轉(zhuǎn)盤內(nèi)部有什么機(jī)關(guān)嗎？又如進(jìn)行電阻教學(xué)時(shí)，教師展示一調(diào)光臺(tái)燈，接通電源打開臺(tái)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(jìn)行壓強(qiáng)教學(xué)時(shí)，一個(gè)學(xué)生站在一個(gè)氣球上，氣球破裂，站在多個(gè)氣球上氣球會(huì)破裂嗎？進(jìn)行浮力教學(xué)時(shí)，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(yàn)或感悟大氣有壓強(qiáng)后，提出如何測(cè)量大氣壓強(qiáng)？聲音由物體振動(dòng)產(chǎn)生，如何將聲音的振動(dòng)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(cè)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(dòng)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(shí)，教師要有意識(shí)地鼓勵(lì)學(xué)生善于提出自己獨(dú)特的見解，提出具有探索性的新問題。在解決問題時(shí)，教師能訓(xùn)練學(xué)生對(duì)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(rèn)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(shí)，從而更好地理解和掌握物理知識(shí)。

三、以探究開放為觸點(diǎn)激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識(shí)

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上增加開放度，改變器材和條件，運(yùn)用不同的原理和方法，多角度并靈活多樣地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

很多老師應(yīng)該做過這樣一次嘗試，在完成“伏安法測(cè)電阻”實(shí)驗(yàn)后，提供如下四組實(shí)驗(yàn)器材：

（1）電壓表2個(gè)，電阻箱1個(gè)，共用器材。

（2）電流表2個(gè)，電阻箱1個(gè)，共用器材。

（3）電壓表1個(gè)，電阻箱1個(gè)，共用器材。

（4）電流表1個(gè)，電阻箱1個(gè)，共用器材。

共用器材為待測(cè)電阻，電源，滑動(dòng)變阻器各一個(gè)，開關(guān)（單刀或雙刀雙擲）、導(dǎo)線若干。請(qǐng)根據(jù)不同器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量待測(cè)電阻。

這樣的探究開放，學(xué)生不是面對(duì)設(shè)計(jì)好的問題，而是需要自己發(fā)現(xiàn)和解決問題。“是學(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(lì)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(shí)，又訓(xùn)練思維的靈活性和獨(dú)創(chuàng)性。需要強(qiáng)調(diào)的是探究開放不以深化知識(shí)為目的，而是注重知識(shí)間的聯(lián)系和擴(kuò)展及方法的靈活應(yīng)用，重在提升學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)探究能力，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的思維發(fā)散意識(shí)。

四、以方案評(píng)價(jià)為觸點(diǎn)激發(fā)學(xué)生思維發(fā)散意識(shí)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)先行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，不同的學(xué)生會(huì)設(shè)計(jì)出不同的實(shí)驗(yàn)方案甚至多種實(shí)驗(yàn)方案。方案評(píng)價(jià)就是對(duì)多種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行判斷、比較、整合和評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)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(shí)的過程。

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

教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估的重點(diǎn)在各種方案的原理是否科學(xué)，實(shí)驗(yàn)過程是否具有可操作性，實(shí)驗(yàn)器材的選擇能否完成實(shí)驗(yàn)探究，測(cè)量過程需要注意什么，會(huì)有哪些技術(shù)上的問題并如何改進(jìn)和完善，如何減小測(cè)量誤差，所得結(jié)論是否具有一般性等。

在設(shè)計(jì)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(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神，激發(fā)了學(xué)生設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方案的動(dòng)機(jī)，特別是通過對(duì)多種方案進(jìn)行自我判斷、比較和評(píng)價(jià)，優(yōu)化方案的同時(shí)提升學(xué)生的思維水平。方案評(píng)價(jià)以方案的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，以評(píng)價(jià)為手段，以提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和評(píng)價(jià)能力為目標(biāo)，在設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)中觸發(fā)學(xué)生思維的發(fā)散意識(shí)。

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

物理模型的建構(gòu)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)研究的對(duì)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(shí)是一個(gè)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(shí)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(jiǎn)化繁雜部件，突出工作原理制作出的內(nèi)燃機(jī)模型、發(fā)電機(jī)模型、電動(dòng)機(jī)模型等實(shí)物模型；用光線表示光的直線傳播，用磁感線描述磁場(chǎng)，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(diǎn)、點(diǎn)光源等理想化模型及過程理想模型，如勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)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(gè)過程是一個(gè)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(duì)物理模型的設(shè)計(jì)思路及分析思路的教學(xué)，滲透模型建構(gòu)意識(shí)。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(shí)，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(shí)的激發(fā)和發(fā)散思維的培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。在課堂教學(xué)過程中，應(yīng)處處留意，時(shí)時(shí)引導(dǎo)，有計(jì)劃、有意識(shí)、有系統(tǒng)地滲透發(fā)散意識(shí)，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(shí)踐活動(dòng)中而有所收獲。