第31卷第2期
湖北師範學院學報（哲學社會科學版）
journalofhubeinormaluniversity（philosophyandsocialscience）
vol．31no．2，2011
利用實驗設計題培養物理思維能力
程秀玲，毛建紅
（1.湖北省黃石市第八中學，湖北黃石435000；2.湖北省黃石市第四中學，湖北黃石435000）
〔摘要〕物理思維是創造性思維的源泉，對其培養離不開實驗設計題。例如由傳統的燒杯測量物體體
積，增加彈簧測力計，這一創新設計，可以訓練抽象思維能力；通過伏安法測量電阻變式實驗設計，可以將形象思維與抽象思維的培養結合起來。實驗設計題可以彌補學生物理思維能力之不足。〔關鍵詞〕實驗設計；培養；物理思維能力〔中圖分類號〕g632．0
〔文獻標識碼〕a
〔文章編號〕1009-4733（2011）02-0130-02
我們要分析乙個沿斜面運動物體的力學問題，首先在我們的頭腦中會浮現出乙個斜面，斜面上有乙個物體，我然後進行受力分析，們根據這個心象可以畫出示意圖，
再運用我們學過動力學規律進行判斷、推理。
創造性思維是多種思維的結晶，它是抽象思維和形象思維的統一。愛因斯坦在談到自己創立的相對論的：「在我的思維機構中，思維過程時說書面的或口頭的文字似乎不起任何作用，作為思想元素的心理的東西是一些記號和有一定明晰程度的表象，它們可以由我隨意再生和組合……，這種組合活動似乎是創造性思維的主要形式，它進行在可以傳達給別人的文字或別的記號建立」起來的任何邏輯結構之前。
總之抽象思維和形象思維是創造思維的基石，在物理學中，我們既要培養形象思維，也要加強抽象思維的訓練，只有二者完美的結合，才能迸發出智慧型火花。
培養學生創造性思維能力是素質教育中不可忽視的乙個方面，對於初中學生來說，所謂創造性思維只能即使有所發明，也主要是指技能突破從低層次來要求，
自己的思維成果，在一些特定的要求和條件下設計新的實驗步驟和方法，完成實驗。實驗設計題是近幾年來中考必考題型之一，源於物理思維在實驗設計題中得到充分的展示，要求學生不僅對常規的實驗非常熟悉，而且敢於打破常規尋求全新的測試方法，它可以很好培養學生創造性的思維能力。
一、物理思維是創造性思維的源泉
物理思維就是人腦對物理事物本質屬性，內部規律間接的，概括的和能動的反映，它包括抽象思維，形象思維和直覺思維。物理思維是物理智力活動的核心，學習和研究物理都離不開它，乙個學生思維能力的高低，將從根本上影響他的物理學習效果，物理思維能力主要包物理概括能力、物理判括四個基本要素：物理抽象能力、
斷推理能力、物理綜合分析能力。物理思維能力的強弱，反映在物理思維的深刻性、靈活性、批判性、獨創性和敏捷性這五個思維品質上。
抽象思維能力是提出物理問題，建立物理概念，解決物理問題的重要思維方式，而且是培養各種能力的前推理的思提和條件。形象思維就是運用概念進行判斷、維活動。數學定理求證，物理問題的分析都是運用抽象的要領進行一系列的判斷和推理從而得以證明和解決，而形象思維是以心象進行的思維，當我們研究物件不在面前時，我們頭腦中浮現出的形象就是心象，或稱表象，
［收稿日期］2011—01—10
二、實驗設計對抽象思維的培養
當前的實驗教學中普遍存在的問題是，學生在實驗預習時，照書本抄寫實驗目的、實驗步驟，分組實驗時機械地對照實驗步驟，達不到思維訓練的目的。針對這種情況，各地中考逐漸增設了實驗設計題型，加強物理思維能力的訓練。
在物理實驗中，每一種測量工具都有基本的固定作用，如刻度尺測物體的長度，量筒測液體的體積。但是我們可以通過數理分析的邏輯推理可知：刻度尺可以測物體的面積、體積，與其它工具的配合使用，甚至可以測物體的密度和物體的壓強等其它物理量。
由烏鴉喝水
［作者簡介］程秀玲，女，湖北浠水人，湖北省黃石市第八中學教師。
毛建紅，女，湖北當陽人，湖北省黃石市第四中學教師。
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的故事聯想：量筒可以測形狀不規則的固體體積，與天平、彈簧測力計配合使用，甚至可以測物體密度等物理量。這就要求學生對每一種測量工具了解它的固定用途，常規的測量方法及測量的物理量。
廣泛聯絡與之相關物理概念，
物體知識，建設一種已有知識或體系形成固定的物理思維模式。完成物理實驗設計。如燒杯是盛水的容器，它只能粗略知道物體的體積，不如量筒可以精確測出液體的體積，若給你彈簧測力計便可測出石塊的體積。
在設計過程中很有效地訓練了抽象思維能力。
實驗器材：彈簧測力計、燒杯水、石塊、細線。實驗步驟：
（1）用彈簧測力計測出小石塊的重力g。
（2）將小石塊浸沒在水中，讀出彈簧測力計讀數為g。
（3）計算：
物理實驗即使在相同實驗目的下，由於被測物體不同，實驗器材不同，實驗方法也就不同。物理實驗本身就具有多樣化的特點，可以培養學生的應變能力。又如將彈簧測力計換成天平如何測出石塊的體積。
實驗器材：天平（砝碼）、燒杯、水、小石塊、抹布。實驗步驟：
（1）用天平測出小石塊的質量為m1。（2）用天平測出裝滿水的燒杯的質量為m2。（3）將小石塊浸沒在燒杯中，用抹布擦乾溢位的水，再稱出其質量為m3。
（4）計算：m溢水=m3+m1－m2v物=v排=
可見，創造性思維的主要成分是發散性思維和集中性思維，就是一種不依靠常規，尋求盡可能多樣化答案的思維。
三、實驗設計對形象思維的培養
探索性實驗是在較高層次上培養學生實驗能力的一種實驗形成，它沒有給定實驗器材，更沒有規定實驗步驟，這些都需要實驗者自己預先設計，形象思維在這裡就更為重要，學生要根據實驗目的，構思實驗方案，選擇實驗器材，並且將實驗過程在頭腦中顯示一遍，以便確定實驗方案的可行性。這時形象思維加上抽象思維會使實驗設計題迎刃而解。如伏安法測電阻變式設計題，給你乙隻電壓表，乙隻定值電阻，怎樣測待測電阻的阻值呢？
此時最要緊的是將伏安測電阻的實驗原理，實驗電路圖，實驗過程在頭腦中顯示一遍，進而聯想再思考：電壓表只能測電壓，不能測電流，怎麼辦呢？怎樣才
能測電流呢？馬上想到定值電阻，電壓表和歐姆定律，可得定值電阻的電流，怎樣才能讓定值電阻的電流和待測電阻的電流相同呢？只有串聯才解決問題，腦子馬上出現串聯電路圖，電壓表測兩次解決問題。
這就是形象思維與抽象思維完美結合。如何用電流錶和定值電阻測待測電阻呢？
實驗器材：電流錶乙隻、定值電阻和待電阻、導線、開關。
實驗電路圖：
實驗步驟：（1）根據電路圖連好實物圖。
（2）斷開開關s1測ro的電流為i1。（3）斷開開關s2測rx的電流為i2。（4）計算：i1ro=i2rxrx=
創造性思維是抽象思維和形象思維的統一，對於初中學生來說落點要低，但是運用相關知識解決難題不是很大的問題，
只要有非常具體的設計題，又如對上述題目加以變式：有乙隻刻度均勻，但不能讀數的電流錶和電阻箱測待測電阻的阻值。聯想曹沖稱象的故事，此時須把曹沖稱大象的流程在大腦中顯示一遍，形成心象，再思索，反覆在大腦中閃現。
就會抓住稱象的實質是等量代換（即船浮到刻度相同時為止），抓住等量代換，電阻箱可以調節且能讀數，問題迎刃而解。
實驗器材，電流錶、電阻箱，待測電阻rx、開關、導線若干。
實驗電路：
實驗步驟：（1）按實驗電路圖連線好電路。
（2）s2斷開，s1閉合，記下電流錶指標偏轉位置。
（3）s1斷開，閉合s2，調節電阻箱，使電流錶指標偏轉的位置相同。（4）計算即rx=r
物理成績好的同學在解決實驗設計時，往往能把解決的問題與所學的知識和理論聯絡起來，進行理性的邏輯推理，從而得到科學的正確的結論，而成績差的學生解決問題時，更多的是採取經驗的解題模式，差生與好生的主要差別就在於好生具備很強的物理思維能力，能夠對不同物理實驗設計進行邏輯推理和判斷，從而有效解決問題，而差生往往缺乏的就是數理的邏輯思維結構和智力操作性知識不能解決問題。實驗設計題可彌補差生的物理思維能力的不足，可加強好生的創造性思維能力的培養。
（責任編輯：王國紅）
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