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中学物理猜想教学

作 者:彭开南 (广东省高州市第三中学 525200)

   猜想属潜科学概念,本文试图探究物理猜想,将潜科学思想运用于物理教学。
  一、物理猜想的概念、特征和方法
  物理猜想是研究物理科学的一种非常规的研究方法,归属于发散思维,是指从已有的物理知识基础出发,让思想自由驰骋,冲破原有知识圈,提出许多新的猜想和设想,并把这种新思想放到实践中验证和理论上论证。正如杨振宁所说:“在所有物理和数学的最前沿的研究工作,很大一部分要花在猜想上。……当然这并不是说可以乱猜,猜必须建筑在过去的一些知识上面,你过去的知识越正确、越广泛,那么猜到正确答案的可能性就越大”。猜想具有多向性、探索性、冒险性、预见性、创造性等特点。
  在物理教学中如能恰当的渗透猜想是引导学生发现问题、提出问题和创造性解决问题的有效方法,它蕴藏着发现学习的模式。
  物理猜想的基本方法有:
  1、顺向猜想法。是指以研究的物理问题为源,挖掘问题的潜在因素,以潜在因素的特征、外在联系、变化趋向为线索,进行多方延伸、质疑、发问、猜测的思维方式。例如,对“加速度”概念,可引导学生从概念的本身出发,即速度变化与速率变化,加速度与增加的速度,加速度与加速率,加速度与速度、时间等的关系进行探究猜想。
  2、逆向猜想法。是指将物理问题的形成过程,反向分析,追根寻源,探求成因,引发诱疑,猜测深化,认识深入的思维方式。例如,对“理想气体”这一物理模型,可引导学生从理想气体向实际气体进行逆向反思,从实际气体与理想气体的区别,理想气体如何还原为实际气体,实际气体内能由何决定,如何研究实际气体的性质等方面进行考究猜想。
  3、类比猜想法。是指根据物理问题间的属性或关系相似而进行的逻辑推理和猜测设想发问判断的思维方式。例如,电场与重力场具有相似的属性,可引导学生由重力场的性质去猜想电场的性质。譬如,对电场力做功特征,电势的特性,等势面,电场中能量守恒等问题,以此探明、理解、掌握。
  4、联系猜想法。是指寻求与研究的物理问题有直接或间接联系的其他物理问题,探求它们间联系效应的思维方式。例如,对动量与动能,冲量与动量,光与电,电与磁等之间的影响制约关系去思索猜测。
      二、物理猜想与物理教学的关系
  近代物理学的三大实验发现(X射线、放射线、电子作为原子的组成部分),三项革命性理论(电磁辐射有波粒二象性、相对论、量子力学)的建立过程都潜在着猜想的因素,因此,物理猜想与物理学的发展、物理教学有着密切的关系。
  1、物理猜想促使实验教学的扩展。
  经过一系列的猜想,呈现在学生面前的问题较多,在现有条件下,能够用实验验证、分析的问题,力争在实验面前得到答案,这是师生共同愿望。显然,猜想是实验课题的土壤,是促使学生进行实验探索的诱因。为实验教学的进行、扩展做好思想准备。
  2、物理猜想促进理解的深化。
  对物理概念、规律的理解程度,反映在对二者认识的深度与广度,猜想的结果越多,对问题的认识愈深刻、愈全面、愈具体,同时为学生建立完整的科学概念、规律疏通思维的渠道。
  3、物理猜想是解答物理题的方法之一。
  [例如]一物体从某一高度自由下落,落在直立于地面的轻质弹簧上,在A点,物体开始与弹簧接触,到B点时物体速度为零,然后被弹回,下列说法正确的是: 
  (A)物体从A下降到B的过程中,动能不断变小;
  (B)物体从B上升到A的过程中,动能不断变大;
  (C)物体从A下降到B,以及从B上升到A的过程中速率都是先增大,后减小;
  (D)物体在B点时,所受合力为零。
  由此题出发,联想到在水平方向振动的弹簧振子,显然,此却是一个在竖直方向振动的弹簧振子。故可猜测推断它与前者具有相同的振动规律。正确答案选(C)。
  显见,物理猜想提高了教学发问率,拓宽解题思路,扩展定向思维,强化对问题的认识与理解,对物理教学影响甚大。
  三、物理猜想在物理教学的作用
  1、激发兴趣。
  兴趣的激发往往建立在对新奇事物的认识或对未来世界探索的渴望心理上。猜想具有多向性,对学生来讲,猜想出某些现象、问题具有新奇之感,它对学生产生吸引力,诱使学生企图用现有知识去解释或唤起他们对新知识的追求。
  2、调动积极性。
  猜想的过程是以客体为中心的思维发散过程,通过猜想力的锻炼和培养,激发和保持了学生研究物理问题的浓厚兴趣和欲望,兴趣和欲望是驱使学生学习的动力,使学生自觉地、积极地去探求物理知识。因此,物理猜想对调动学生学习的积极性、主动性起到重要作用。
  3、启发思维。
  猜想使学生获得了掌握知识的过程和方法,提高了学生的分析力、观察力、操作力和其他方面的 验技能,使物理教学过程变成了学生积极参与的智力活动过程,锻炼和培养了学生的概括能力、组织能力及探讨研究问题的灵活性、深刻性,使思维由直线变为多维,由单一变为复杂。
  4、培养潜创造力。
  潜创造力是中学物理教学过程中培养的重要方面。如科学的猜测、假设、联想,则是培养潜创造力的主要形式。因此,物理猜想对培养学生潜创造力起着积极的作用,锻炼学生发散思维品质,提高解题的灵活性、变通性、高效性,为创造力的孕育、萌发创造条件。
  四、培养学生猜想能力的基本途径
  在中学物理教学中培养学生猜想能力的基本途径可概括为:呈现课题→提出猜想→质疑思考→评价总结。课题呈现有两种方式:固定课题和变化课题,这样可使猜想产量高,猜想力锻炼机会多;评价总结主要有两个方面:其一,评出与实验事实有矛盾被实验事实否定或用现有知识难以解答的猜想;其二,总结出实验验证及理论上论证正确的猜想。以使思维敛散结合,形式活跃。