如何在物理问题解决过程中培养学生创新思维

袁卫民 石亚东

(保定市第二中学 河北 保定 071000)(保定市南市区文教局 河北 保定 071000)

在物理教学中通过创设恰当的问题情境，诱导学生产生疑问，发现问题并提出问题，可使学生产生强烈的探究的欲望.接下来物理教学就是通过引导学生去探究，经历解决问题的过程，从而使学生理解掌握相关知识，提高学生解决问题的能力，培养学生的创新思维.本文根据笔者多年的教学体会，着重从物理问题的解决过程去讨论学生创新思维的培养.

1 问题解决的步骤

在物理问题提出后，其解决的过程大致可分为分析问题、问题探究、归纳总结三个步骤.

1.1 分析问题

教师引导学生对提出的问题进行分析，通过逻辑思维、发散思维、形象思维、实验地位、直觉思维等寻找解决问题的思路，教师的主要作用是，对学生进行适当的点拨、引导，引导学生分析判断物理问题中所描述的研究对象、物理现象和物理过程及其联系，弄清问题中所涉及的物理量及相互关系，全面系统地掌握有关信息，在头脑中形成对问题的整体的、形象的、清晰的物理图景.教师应鼓励学生根据自己的理解提出解决问题的思路，通过这个过程培养学生的发散思维、形象思维和直觉思维.

1.2 问题探究

问题探究是学生在对提出的问题进行分析的基础上，根据已知的一些资料、信息和已有的知识，围绕要解决的问题，提出包括实验设计等解决的方案，然后进行实验探究或理论推演.教师在这一步骤中主要的任务是点拨引导，根据实际情况帮助学生克服障碍，使学生在问题探究中发展形象思维、直觉思维和逻辑思维.

1.3 归纳总结

教师引导学生将自己对问题探究的结果通过多种交流方式与其他同学相互交流、讨论，最后在原有的认知的基础上构建新的知识结构.这一步骤中通过分析、比较和综合培养学生的逻辑思维能力.教师在这一步骤中进行适当的评价、指导和总结归纳，帮助学生形成完整的知识体系.

2 问题解决中应注意的问题

2.1 注意引导学生建立正确的物理图景

物理图景是指问题的研究对象是什么，处于什么运动状态，状态变化有什么特点以及物理过程、物理模型等内容.在问题解决中应引导学生建立正确的物理图景，学会具体问题具体分析.

例如，试用一根卷尺估测一堆沙粒之间的动摩擦因数.

图1 图2

本问题解决的关键是要让学生搞清问题的物理图景，构建合理的物理模型，将不易直接测量的物理量转化为另一种易测量的物理量.教学中应注意培养学生运用物理知识解决问题时运用形象思维的习惯，培养学生的想象力，帮助学生建立正确的物理图景，从而发展学生的创新思维.

2.2 重视引导学生学会分析问题的思路和方法

物理学在长期的发展过程中形成的科学方法，不仅对物理学的研究有重要的作用，甚至对其他科学的研究也有较大的影响.在物理问题解决教学中应重视学生分析问题的思路和方法的培养，使学生学会思考，提高学生的思维能力.

例如关于电阻测量的设计实验，首先选用的是简单的伏安法电路，无论是采用电流表的内接还是电流表的外接，都会有因电表内阻对电路的影响而产生的系统误差.

当采用电流表外接时，测得值

而采用电流表内接时，测得值

R测=R实+rA〉R实

针对这一问题提出补偿的思想，然后引导学生自己设计出电流补偿和电压补偿两种线路.补偿法解决了由于实验电路不完善带来的系统误差，但电流表、电压表不准确带来的误差也必须考虑.为此，可以提出用准确度较高的电阻箱来取代电压表和电流表，再辅以灵敏度较高的电流表，便可大大提高实验结果的准确性，这就是电桥的方法.因此，由伏安法测电阻到补偿伏安法，再到电桥法的分析过程，就是一批判性思维的过程，此过程对学生的创新思维的培养大有作用.

2.3 重视问题解决对学生的多种思维方式的培养

物理创新思维是一种发散思维、直觉思维、形象思维、逻辑思维的综合.实际上一个问题的解决不仅仅体现某一种创新思维方式，通常是多种创新思维方式的集中体现.因此，在物理问题解决中应重视多种思维方式的培养.

【例】测量打点计时器对纸带的阻力

实验器材：

打点计时器，纸带，电源，滑块，砝码，带滑轮的平板，直尺，天平.

实验模型：

学生首先应结合提供的器材与做过的实验相联系，从多方面去思考建立其实验模型，即和验证牛顿第二定律的情景相似.此思维过程充分体现了发散思维方式.

实验原理：

在明确实验模型的基础上，还应把握其与验证牛顿第二定律的不同，从而确定实验原理，如图3.

图3

对m、M受力分析(F阻是打点计时器对纸带的阻力，F0是桌面对M的摩擦阻力)，并由牛顿第二定律列方程

mg-F拉=ma

F拉-F阻-F0=Ma

两式相加

mg-F阻-F0=(M+m)a

则

F=F阻+F0=mg-(M+m)a

即由m、M和a可求F(总阻力)，而F=F阻+μMg(μ未知、F阻未知).

此思维过程则体现了逻辑思维方式.

据处理方法：

(1)计算法 需测两组数据即两次(M1、M2)可计算F阻.

(2)作图法 做F-M的图像(一次函数关系)，则截距即为F阻，如图4.

这两种数据处理方法中第二种误差要小一些，此过程体现了发散思维和形象思维.

图4