物理习题教学中创造性思维能力的培养

在实施物理新课标的过程中，创新教育是课堂教学改革的关键和核心。思维发展的高级阶段，增强学生的创新意识、培养学生的创新精神和创新能力，已成为新课标教学的重要目标之一。 　　目前，在学生中表现出创造力的常常是少数人，而大多数人则习惯于单纯地吸收、记忆、理解教材所规定的知识。这种现象并不完全是由天赋素质的差异所决定的，而是长期以来所受到的教育及生活环境的影响的结果。现代科学实验证明：人的创造力可由训练而获得提高；一个智力平庸的人可以通过正确的引导和激励，不断增强意识，掌握和运用科学的创造思维方法，从而在学习上取得飞速的进步。在此，本文浅谈在物理教学中通过习题练习对学生进行创造性思维的训练。　　一、打破常规，培养学生创造性思维的独创性　　创造性思维的独创性是指有个性的特点，自觉而独立地运用已有条件，分析各种条件间的相互关系、层次，从而得出结论，找出解决问题的方法，决不人云亦云。在教学中，要引导学生敢于打破常规的解题思路，探索出别具一格的简捷明快的解题方法，培养学生创造性思维的独创性。　　例1　甲、乙两列车在双向轨道上相向而行，它们的速度大小均为v1=10m/s，当它们相距为20m时，一只鸟以v2=20m/s的恒定速率离开甲车车头飞向乙车车头，当它到达乙车时立即返回，这样连续地在两车车头之间来回飞着。问：当两车车头相遇时，这只鸟飞行了多少路程？　　按常规分析，鸟在两车间运动，两车间的距离在不断减小，进一步分析还可看出相等时间间隔内两车间的距离构成一无穷递缩数列。这种解题思路对数学计算的要求较高，显然烦琐费时。教师要引导学生打破常规思路，敢于奇思妙想。仔细分析题意，鸟飞行的速率始终为20m/s，鸟飞行的时间=两车运动的时间，这是问题的关键！　　解：两车运动的时间：t=s/ 2v1=20/20=1（s）──鸟飞行的时间　　根据公式：鸟飞行的路程：s=v2t=20（m）　　二、求异变通，培养学生创造性思维的发散性　　创造性思维的发散性是指根据同一来源材料，以较丰富的知识为依据，沿着不同方向去思考，探求不同方向答案的思维方法，在教学中，有目的地引导学生多思路、多模式、多解法的变通思维进行发散思维的训练，使学生敢于“求异”。从而促使他们较快地发展自己的聪明才智。　　例2　一辆汽车由A站出发，前5min作匀加速直线运动，紧接着做匀减速直线运动，3min后停止在C站，已知A、C两站间相距2．4km。求汽车在这段路程上运动的最大速度值。　　学生在求解时都是按照解这类题的常规解法，即公式法，但步骤较多较繁。而且整个过程中何时速度最大，学生并不能立即判断出来。此时教师要启发学生联想，能不能采用图象来解呢？经过讨论，有的同学立即画出v-t图象，这种方法显然直观简明，步骤简捷。　　解：由v-t图象的物理意义，图线与坐标轴所围面积在数值上等于汽车运动的总位移，根据三角形面积公式易得：s=（vm×t）/2 　　则vm==0．6（km/min）=36（km/h）　　三、类比迁移，培养学生创造性思维的新颖性　　创造性思维的新颖性是指不论是概念、还是判断、推理、假设、方案、结论均包含着新的思维活动。这种新颖性基于客观现实，又高于客观现实，具有新的价值。在教学中，运用类比的思维方法，搭建新知与旧知的平台，使学生能尽快地建构新的物理模型和物理情景。　　例3　如图甲所示一条小河，A处住有一农夫，他在B处种植了一棵小树，A、B两点到河边的距离分别为a和b，A、B两点沿平行河岸方向的距离为2s，现在这位农夫从A点出发，欲到河边打水后去给树苗浇水，假设农夫行走的速度大小恒为v?不计在河边取水的时间，则最短的时间（　）　　　　解：此题如果利用代数法列方程求解，对高中学生来讲，几乎无法求得结果。但如果将A看作光源，此题立即便可解决。即当人沿着类似光的反射路径从A到B点时，人行走的路径最短，如乙图所示。此时，农夫的行走路程为则最短时间为　　故A选项正确。　　类比法在高中物理中应用比比皆是，带电粒子在匀强电场中的偏转问题可与平抛运动类比；电势与高度；电势能、分子势能与重力势能类比等等。类比迁移，有利于学生广开思路，通过比较，诱发悟性，就能进入新颖别致的构思设计，最终获得准确而清晰的解题途径和方法。　　四、旁敲侧击，培养学生创造性思维的多样性　　侧向思维，是指将思维流向由此及彼，从侧面扩展和推广，从新的角度探索被人们忽视的解决问题的方法。对一个问题从侧面进行换角度思考，随机应变地将思路转移到别人不易想到，比较隐蔽的方向去，以求突破现有的论证和观点，提出不同凡俗的新观念，获得新的结果，产生新的创造。　　例4　如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流时，有关直导线运动情况的说法中正确的是（从上往下看）（ ）　　A．顺时针方向转动，同时下降　　B．顺时针方向转动，同时上升　　C．逆时针方向转动，同时下降　　D．逆时针方向转动，同时上升　　此题大都采用微元法，但很复杂，如果我们采用旁敲侧击，联想比较法，则会使问题大大简化。注意蹄形电磁铁的磁感应线在通电线圈周围分布的形状和条形磁铁放于该处时导线处的磁感应线形状相似，由此可联想到将蹄形磁铁简化成一个小磁针；假定通电直导线固定，利用安培定则很快能判断出导线下方磁场方向为垂直纸面向里，进而确定出小磁针的偏转方向为顺时针转动，再利用相对运动的知识易知导线逆时针方向转动。　　由新教材（人教版）选修3-1第100页第二题联想到：（如图乙）蹄形电磁铁上方的磁感应线分布的形状和垂直纸面向里的通电直导线上方的磁感应线形状相似，故可将蹄形电磁铁等效成垂直纸面向里的通电直导线，利用推论“不平行的通电直导线有转动到同向的趋势，并且边转动边*近”，立时便可得出选项C正确　　五、一题多解，培养学生创造性思维的变通性、灵活性　　思维的灵敏性是指灵活地辨别蛛丝马迹，敏锐地捕捉解题信息，通过一题多解，触类旁通，举一反三，突破常规。学会从不同的方向、不同的角度去思考，能使学生思路开阔，从而优化解题过程，提高解题效率。　　例5　做匀减速直线运动的物体，经4s后停止，若在第1s内的位移是14m，则最后1s的位移与4s内的位移各是多少？　　此题是匀变速直线运动，故可画出物理情景图，用解决匀减速直线运动问题的一般方法求解，但方程求解较困难。因为初速度为零的匀加速直线运动是最简单的匀变速运动，因此，遇到做匀减速直线运动的物体到停止的情况，可以用逆向思维的方法，用反方向的匀加速直线运动的方法处理。　　解：将时间反演，则上述运动就变为初速度为零的匀加速直线运动，则　　　　　　　　六、变式练习，培养学生思维的敏捷性　　思维的敏捷性是指思维过程中正确前提下的迅速和简捷。有了思维的敏捷性，在处理和解决问题的过程中就能根据具体情况进行积极思考，正确作出判断并迅速作出选择。　　例6　（06年上海高考题1A）如图所示一束β粒子自下而上进入一水平方向的匀强电场后发生偏转，则电场的方向向____________，进入电场后，β粒子的动能____________（填“增加”、“减少”“不变”）。　　变式练习：（06年上海高考题1B）如图所示一束β粒子自下而上进入一垂直纸面的匀强磁场后发生偏转，则磁场的方向________，进入磁场后，β粒子的动能________（填“增加”、“减少”“不变”）。　　通过这样物理情景类似的变式练习，不仅加深学生对电场力和磁场力做功的特点有更深的理解，彻底根除多项选择题中漏解的毛病，而且学生的探索创新意识会逐步增强。同时提升了学生的审题能力，做到多题归一。　　总之，创新教育是教育发展的一种必然要求，创造性思维充满新课改的课堂教学，对学生思维发展能受益终身。同时让教师的劳动闪现人格的魅力，这是每个教师在教学过程中要不断探索和孜孜以求的目标。引导学生不断探索问题、解决问题的途径乃是培养学生创造思维的重要模式，而创造思维作为一种特殊的素质和能力，决不是一朝一夕的功夫，它既要潜移默化的熏陶，又需要持之以恒的训练。