物理教学中激发学生思维发散意识的几点尝试

唐银

激发发散意识是培养发散思维的前提和条件，发散意识的培养和开发有利于发散思维的形成。培养学生发散思维的方法、途径和策略很多，在课堂有限的教学时间内培养学生的发散思维有点勉为其难，不如适时抓住触点激发学生思维发散意识更显实际。本文根据发散思维在物理学科的表现特征，结合多年教学实践与反思，浅谈如何在物理课堂教学中抓住触点激发学生的思维发散意识。

一、以定义变式为触点激发学生思维发散意识

变式教学是再创造教学的一种表现形式。定义变式就是从已知概念定义出发突破原有定义，充分发挥想象力，重组信息变换方向以新的视角重新定义，甚至生成并定义出新概念。物理学科中众多的概念大都是可以进行定义变式的。

如速度概念定义为“单位时间内通过的路程叫速度”（即相同时间比路程），变换角度定义变式1：“单位路程所用的时间叫速度”（即相同路程比时间）；拓展变式2：“单位时间内转过的角度叫角速度”。又如“质量与体积的比叫密度”，定义变式1：“质量与长度的比也可叫线密度”；变式2：“质量与面积之比也可称为面密度”；拓展变式3：“能量与质量之比也可称为能量密度”。还如比热容概念定义为“单位质量的某种物质温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量叫这种物质的比热容”（即相同质量的不同物质升高或降低相同的温度比较吸收或放出的热量），定义变式为“单位质量的某种物质吸收或放出1J的热量所升高或降低的温度叫这种物质的比热容”（即相同质量的不同物质吸收或放出相同的热量比较升高或降低的温度）。再如电阻大表示导体对电流的阻碍作用大，电阻的倒数（电导）大就可表示导体导电能力强；电流与电阻成反比变式为电流与电阻的倒数成正比等。

物理学中比值法定义的概念较适合利用定义变式。定义变式要紧扣概念的本质属性有梯度有层次展开，使学生获得对概念的多角度理解，变式的目的不是让学生掌握变式后的内容，而是通过变式触发学生深入理解概念本质和灵活运用概念的意向，触发学生将概念同化到已有的概念系统中并迁移建立其他新概念的联想，最终触发学生的思维发散意识。

二、以问题引发为触点激发学生思维发散意识

“让学生在生动具体的问题情境中学习、猜想”是新课程倡导的重要理念之一。问题引发就是在物理课堂教学中通过创设寓理于境的问题情境引发有效问题驱动教学。情境+问题的教学过程不仅可以使学生容易掌握知识和技能，使原本枯燥的、抽象的物理知识变得生动、形象和具体，而且可以使物理教学内容具有新奇性，从而有效激发学生的好奇心和求知欲，激发学生的探求动机和兴趣，有助于激发学生的思维发散意识。

如在进行磁体和磁场教学时，可以先制作一个抽奖转盘，转盘表面设置各种大、小奖项，请学生转动转盘进行抽奖，但总是抽到小奖或抽不到奖品，为什么抽不到大奖呢？抽奖转盘内部有什么机关吗？又如进行电阻教学时，教师展示一调光台灯，接通电源打开台灯，旋转灯座上的转钮，灯的亮度逐渐变亮，反向旋转，灯变暗，灯光亮度变化的原因是什么？转钮内部是怎样的组成呢？再如进行压强教学时，一个学生站在一个气球上，气球破裂，站在多个气球上气球会破裂吗？进行浮力教学时，展示一乒乓球（内部粘有铁块），乒乓球一定浮在水面上吗？放入水中却下沉，这是为什么？在教学过程中，提出并解决一些具有挑战性或开放性的问题，更能提升学生的思维水平，如学生体验或感悟大气有压强后，提出如何测量大气压强？声音由物体振动产生，如何将声音的振动放大便于观察？弹力由物体形变产生，如何将微小形变放大？缺少电表，如何测量电阻或电功率等。

问题引发开展教学的要旨是教师要善于创设具有物理特征的问题情境，情境有利于引发学生用物理的方法和手段发现问题、提出问题，并在形式多样的活动中以自主为主的方式寻找解决问题的方法和途径。在教学过程中，学生在提出问题时，教师要有意识地鼓励学生善于提出自己独特的见解，提出具有探索性的新问题。在解决问题时，教师能训练学生对给出的已知条件做出迅速反应，能迅速确定解决问题的策略和方法，善于多通道、多角度地解决问题。这种模式让学生在认知冲突中解决问题，特别是解决一些具有挑战性、开放性的问题，有利于激活学生的思维，特别有利于培养学生发散思维意识，从而更好地理解和掌握物理知识。

三、以探究开放为触点激发学生思维发散意识

实验探究既是物理教学的重要内容之一，又是物理教学的重要手段之一。在物理学科中，培养学生实验探究能力也是培养学生核心素养的要求。探究开放就是在原实验探究的基础上增加开放度，改变器材和条件，运用不同的原理和方法，多角度并灵活多样地进行实验探究。

很多老师应该做过这样一次尝试，在完成“伏安法测电阻”实验后，提供如下四组实验器材：

（1）电压表2个，电阻箱1个，共用器材。

（2）电流表2个，电阻箱1个，共用器材。

（3）电压表1个，电阻箱1个，共用器材。

（4）电流表1个，电阻箱1个，共用器材。

共用器材为待测电阻，电源，滑动变阻器各一个，开关（单刀或双刀双掷）、导线若干。请根据不同器材设计实验测量待测电阻。

这样的探究开放，学生不是面对设计好的问题，而是需要自己发现和解决问题。“是学生自己去做的事，而不是为他们做好的事”，这样的探究开放鼓励学生发散思维，从多角度、多方位出发，探索多种解决问题的途径，这样既使学生掌握知识，又训练思维的灵活性和独创性。需要强调的是探究开放不以深化知识为目的，而是注重知识间的联系和扩展及方法的灵活应用，重在提升学生的分析能力和实验探究能力，进而增强学生的思维发散意识。

四、以方案评价为触点激发学生思维发散意识

在进行实验探究时先行设计实验方案，不同的学生会设计出不同的实验方案甚至多种实验方案。方案评价就是对多种实验方案进行判断、比较、整合和评价，评价的过程就是方案优化的过程，也是有效激发学生思维发散意识的过程。

笔者曾经开过一节《估测大气压强》实验专题探究拓展课，提供多种器材自主设计估测大气压强的方法，学生从理论和实验探究的角度设计了十余种估测大气压强的办法，摘取其中比较典型的设计原理图如下：

教师引导学生对设计的方案进行评估，评估的重点在各种方案的原理是否科学，实验过程是否具有可操作性，实验器材的选择能否完成实验探究，测量过程需要注意什么，会有哪些技术上的问题并如何改进和完善，如何减小测量误差，所得结论是否具有一般性等。

在设计方案的过程中，学生不因循守旧，不墨守成规，表现出了很强的创新意识和探索精神，激发了学生设计多种实验方案的动机，特别是通过对多种方案进行自我判断、比较和评价，优化方案的同时提升学生的思维水平。方案评价以方案的设计为基础，以评价为手段，以提升学生的实验设计能力和评价能力为目标，在设计和评价中触发学生思维的发散意识。

五、以模型建构为触点激发学生思维发散意识

物理模型的建构是以实验为基础，对研究的对象或实际问题忽略次要因素，突出主要因素后经过科学抽象而建立新的物理形象，物理模型的建立过程其实是一个抽象思维和形象思维相结合的过程。物理学科中模型的建构随处可见，常见的物理模型有实物模型、模拟式模型、理想化模型及假说类模型等。

比如：采用缩小与放大几何尺寸并简化繁杂部件，突出工作原理制作出的内燃机模型、发电机模型、电动机模型等实物模型；用光线表示光的直线传播，用磁感线描述磁场，用粒子排列展现物质的微观结构的模拟式模型；在原型的基础上，经过科学抽象而建立起来的杠杆、斜面、作用点、点光源等理想化模型及过程理想模型，如匀速直线运动、匀速圆周运动、自由落体运动等。假说类模型主要有原子的核式结构模型、地心说和日心说及宇宙爆炸理论等。

物理模型的建构要在形象思维的基础上通过抽象思维抽象出本质特征，这个过程是一个创新的过程。在教学过程中向学生展现基本物理模型的建构过程，通过对物理模型的设计思路及分析思路的教学，渗透模型建构意识。用建立物理模型的创新思路启发学生，有助于学生建模能力的提高，有助于激发学生的思维发散意识，有助于培养学生的创新思维。

学生思维发散意识的激发和发散思维的培养是一项系统工程。在课堂教学过程中，应处处留意，时时引导，有计划、有意识、有系统地渗透发散意识，久而久之，必将有利于学生发散思维的形成，学生的思维层次和思维水平必将得到提升并能自发应用到创新实践活动中而有所收获。