組合創新思想在物理教學中的應用

摘? ?要：在發明創造中，組合創新法是一種有效的方法。若在物理教學中，應用組合創新的思想，可以使有些物理知識的教學更加優化，進而可以此提升學生的物理學習成績。

關鍵詞：組合創新思想;物理教學;物理實驗

中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1009-010X（2018）35-0047-03

所謂的組合創新就是將多個獨立的技術因素（如現象、原理、材料、工藝、物品等）進行重新組合，由此產生新的功能或新的產品的創新方法。若將組合創新的方法應用于物理教學，不僅可使學生習得創新的思維和方法，還有利于學生物理知識的內化，對提高學生的物理學習成績也能起到很好的作用。

一、組合創新思想的教學價值

組合創新并不是簡單地將不相干的物體疊加在一起，而是通過組合使其產生新的價值，即1+1>2的效果。這才是組合創新的價值和意義所在，組合創新的價值在物理教學中主要體現在以下幾個方面。

（一）應用上更方便

物理實驗儀器的使用有一定的規則和使用方法，例如在使用溫度計時溫度計的玻璃泡不能與容器底部和容器壁接觸，所以操作不是很方便。若依據組合創新的思想，對實驗器材和儀器進行組合可以解決很多不便，例如可將兩個止水夾垂直地組合在一起，一個止水夾豎直夾在燒杯壁上，另一個止水夾水平夾住溫度計。這樣不但可以很方便地調節溫度計在液體中的深度，而且溫度計用止水夾夾住后也比較穩定，如此不用再擔心溫度計與燒杯壁或燒杯底接觸了。

（二）增強原有功能

組合創新思想的應用可以增強儀器的原有功能，如早期的望遠鏡存在著明顯的色差，這影響到觀察的效果，但后經凸透鏡和凹透鏡的巧妙組合，大大減小了色差。動滑輪能省力，但不能改變方向;定滑輪能改變方向，但不省力。若將兩者結合起來成為滑輪組，如此既可以省力，又可以改變方向。為了能直觀形象地說明浮力產生的原因，我們將兩個飲料瓶巧妙地組合到一起，制成了的裝置。在演示時，我們往小飲料瓶中加水，彈力球不浮起，然后向大飲料瓶中加水，直到大飲料瓶中的水達到小飲料瓶中的水面高度時，彈力球才浮起，由此說明浮力產生的原因是向上與向下的壓力差。

（三）產生新的功能

物理實驗器材最初在生產和使用時都是一事一物，功能單一。我們可利用組合創新的方法發掘它們更多新的功能。如自行車內胎上的單向氣門芯與塑料飲料瓶組合可制成有壓強的流體實驗裝置。如此可完成有關做功改變內能的實驗、流速與氣壓的實驗等。

二、組合創新思想的教學策略

（一）有利于理解物理知識

有些物理概念和規律比較抽象，在教學中可通過實驗來幫助學生理解，但想要使其真正“消化”在學生已有的認知結構中，還需要學生自己認知結構的同化或順應。為了使知識內化于己、外化于物，可應用組合創新的思想，這樣會取得事半功倍的效果。

1.透鏡對光線作用的教學

我們對該內容教學的處理通常是讓平行光經過凸透鏡或凹透鏡，由此讓學生觀察光線會聚或發散的現象，進而總結得到：凸透鏡對光線有會聚的作用;凹透鏡對光線有發散作用。這是實驗事實無可爭辯，可思維活躍的學生會思考其中的奧秘，為什么會是這樣呢？這時我們不妨先對一個三棱鏡進行光折射的光路圖分析，由此得到光經過三棱鏡時向棱鏡底部偏折的規律。然后將兩個三棱鏡進行組合，形成凸透鏡或凹透鏡模型，這樣很自然地就得到了兩種透鏡對光線的作用模型。

2.電阻串聯、并聯效果的教學

根據生活經驗可知，兩個物體疊加起來，總量就會增加。因此在學生學習電阻串聯時沒有什么障礙，但學習電阻并聯時，發現總電阻比任何一個電阻都要小，對此學生理解起來比較困難。這時我們可采用組合的思想對其進行處理。a、b是導線，若串聯就是兩根導線首尾相連，這樣長度變長了，所以電阻會變大。若a、b導線并聯，就是兩根導線首與首、尾與尾相連，如此導線的橫截面積變粗了，所以電阻會變小。這樣組合的好處是可使學生的思維流暢，對知識的理解有理有據，容易將其內化。

3.望遠鏡和顯微鏡原理的教學

望遠鏡和顯微鏡都是組合創新的產物，從原理上來看，望遠鏡是照相機和放大鏡的組合。而顯微鏡是投影儀和放大鏡的組合。

（二）有利于實驗的創新和開發

在物理教學中，我們應用組合創新的思想，自主創新了一些新的實驗裝置，以此提高物理教學的效果。

1.可變式面鏡的實驗裝置

該內容通常的教學過程是教師提供固定形狀的凸、凹面鏡，讓學生觀察形狀和現象。這種教學比較單一、呆板。若從組合創新的思想出發重新設計該教學過程，會發現凸、凹面鏡是由無數個“小平面鏡”組成的，由此研制出一種“動態”的面鏡來呈現凸面鏡和凹面鏡。它可以實現面鏡凸、平、凹形狀的連續改變，還可以呈現當面鏡凸凹形狀變化時，對光線的連續“無級”控制作用。其制作方法為：在薄玻璃鏡子的背后涂上膠，粘在一個大氣球橡膠皮上。然后用玻璃刀切割成邊長為1cm的正方形小平面鏡備用。隨后找一個硬質的飲料瓶，去掉底，然后在備用的“小平面鏡”的橡膠皮上再涂上膠水，“小平面鏡”的反射面向外，粘在飲料瓶底部，這樣飲料瓶內部就重新形成了封閉的系統，如此就制作好了可變式面鏡的實驗裝置。演示時，先擰開瓶蓋，然后用手擠壓飲料瓶，將一部分空氣排出后，再擰緊瓶蓋以形成封閉的系統，然后手接著擠壓飲料瓶，“小平面鏡”就形成了凸面鏡。松手后由于飲料瓶體積膨脹氣壓減少，所以外面的大氣壓將“小平面鏡”向內擠壓形成凹面鏡，若擠壓用力適度就會形成平面鏡。

2.磁懸浮式真空不能傳聲的裝置

真空不能傳聲的實驗，按照教科書的方法，由于在使用真空罩裝置時，發聲體與真空罩底座相接觸，所以聲音會經固體傳遞出來，從而影響實驗的效果。若將玩具或商業已有的磁懸浮展示架、無線擴音器（包括無線話筒）、賀年卡上的音樂集成板等現成的器材組合起來，就能形成磁懸浮式真空不能傳聲的新裝置。

首先，將磁懸浮展示架放在水平桌子上，然后將它的電源插頭插入照明電路中的插座。

其次，將帶有發聲器的磁懸浮托盤，放入開口的玻璃罐頭瓶底，并通過玻璃罐頭瓶的開口，用手拿著木條壓在磁懸浮托盤上。同時將玻璃罐頭瓶底靠近磁懸浮底座，這時手能感受到磁懸浮托盤受到了力。接著繼續移動玻璃罐頭瓶的位置，當感受到磁懸浮托盤似乎不再受力時，磁懸浮托盤達到了平衡狀態，此時將木條從磁懸浮托盤上移走，這樣磁懸浮托盤就懸浮在玻璃瓶中了。

再次，將帶有單向氣門閥、微型無線話筒的金屬瓶蓋擰緊。這時學生會聽到通過聲音接受器（與無線話筒配套的擴音器，圖中未畫出）所接收到的微型無線話筒發射的賀年卡音樂電磁波。

最后，用抽氣筒通過單向氣門閥向外抽玻璃罐頭瓶里的空氣，然后學生感受到聲音接受器的聲音響度逐漸減小，直至聽不到聲音為止。

總之，組合創新方法的應用，不僅體現在上述教學中，還可以在深度備課、教學設計、試題命制、試卷講評等教學環節中應用，也起到了非常好的作用，這將在筆者今后的研究中逐步探討完善，這里不再一一贅述了。

參考文獻：

[1]管維三，王愛生.一種有壓強的流體實驗裝置[J].物理教學，2016，38，（05）：79～80.