加强思维方法训练培养创新思维论文

加强思维方法训练培养创新思维论文

　　一、发散思维和收敛思维

　　1、发散思维

　　所谓发散思维，是指对同一问题，不受常规束缚，从不同的方向、不同的角度进行思考，从而寻找解决问题的正确答案的思维方法。发散思维具有三个基本特征：流畅性、变通性、独创性。

　　流畅性是指在研究问题时，多方设想，思维发散，思路流畅敏捷，对同一问题寻求多方向、多角度、多途径、多结果的解题办法。在解答物理问题中，则常常表现出一题多解、一题多值(或多种结果)等情况。

　　例1：如图1示，通电直导线与线框abcd在同一平面内，如果要使线框中产生感应电流，可以采用哪些方法?

　　a

　　d

　　c

　　b

　　I

　　图1

　　一般像这种题的问法，都是线框abcd向某一方向运动(比如向右)线框中有没有感应电流。这不利于发散思维的训练，改为上述问法以后，学生的思路马上就发散开来了，积极去寻求可能的答案。学生说出的方法越多，说明他思维流畅，发散性越好。没有想到很多方法的学生，也掌握了感应电流产生的条件，同时，其思维也在这一过程中得到了有效的训练。

　　图2

　　变通性是指思路的变换与贯通，解决问题不受思维定势的消极影响，思路一旦受阻，及时转向，寻求可行的、最优的思路或方案。

　　例2：如图2示，一条形磁铁放在水平桌面上，它的正中央上方固定一通电导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则磁铁对桌面的压力是减小了还是增大了?桌面受不受摩擦力作用?

　　分析：若以磁铁为研究对象，因磁铁N极的指向与通电导线产生的磁感线相切，故磁铁对桌面在水平方向无相对运动的趋势，因而不受桌面摩擦力作用。但磁铁对桌面的压力情况难以判断——思维受阻。

　　变通：改取通电导线为研究对象，由左手定则可判断安培力F向下，故磁铁受反作用力F’向上，因此，桌面受压力变小。

　　这种变通，其实也就是逆向思维能力的一种体现。

　　独创性是指思路新颖而独特，对问题有独到见解，能独辟蹊径，提出不同寻常的解决办法。

　　例3：在如图3所示的电路中，电源电动势E=6V，内阻r=2Ω，电灯L1的电阻R1=10Ω。问电灯L2的电阻R2为多大时，L2最亮?

　　图3

　　L1

　　L2

　　等效

　　R2

　　R1

　　L2

　　R2

　　E r

　　E r’=r+ R1

　　分析与解：本题按常规解法，需由闭合电路欧姆定律求出电流I，再由P2=I2R得出P2的函数表达式，然后用代数法求极值。

　　作为一种特殊的解法，可以把R1看成电源内阻的一部分，如图3.4示。在此电路中，当外电路电阻等于电源内阻时输出功率最大，故R2 = r’= r+R1=12Ω时，灯L2最亮。

　　2、收敛思维

　　收敛思维也叫集中思维、辐合思维或求同思维，是从不同表现形式中寻求共同的属性，从问题的多种可能的解法、设想或方案中，做出正确的、最佳的选择的一种方法。

　　例4：法拉第发现电磁感应定律：法拉第研究电磁感应现象时，设计了不同类型的实验，从不同方面、用不同的途径来研究同一问题——磁场在什么条件下能产生电流，体现了思维的发散性。后来他又从不同的实验现象中，排出次要因素，抓住共同的本质——磁通量变化，最终总结出电磁感应定律，这就是思维的收敛性。

　　二、逆向思维

　　沿着同一般的或现有的思维结论、思维对象、思维方式相反的思路去思考问题的思维方法叫逆向思维。由于正向、逆向、侧思维体现了思维的多方向，因此逆向思维也属于发散思维，是创新性思维的组成部分。

　　历史上，物理学家们应用逆向思维方法产生了许多重大的发现：奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第认为，既然电能生磁，反过来磁也能生电，经过10年的艰苦努力，终于发现了电磁感应定律;爱迪生也是根据电话能把声音转变为振动，则振动也一定能转变为声音的设想发明了留声机;麦克斯韦建立的电磁场理论;原子核结构的建立等等。军事上的“欲擒故纵”、“声东击西”更是逆向思维的典型运用。

　　在物理教学中巧妙地应用逆向思维方法，可以使一些物理问题变得极为简捷，从而达到挖掘潜力、开拓思路和提高学生创新思维能力的目的。逆向思维按照思维方式的不同，在此我将其分为研究对象的逆向思维、因果关系的逆向思维、思维程序的逆向思维和光路可逆的逆向思维等。

　　a、研究对象的逆向思维

　　有时，我们对某一研究对象直接进行分析时，会遇到很大的困难，如果我们反过来选取与研究对象相关联的其它物体作为研究对象，思路将会豁然开朗。

　　例5：做匀加速直线运动的列车出站时，车头经过站台时的速度为 1m/s，车尾经过站台时的速度为7m/s，车身中部经过站台时的速度为多少?

　　分析：若选列车为研究对象，由于列车不是质点，求解困难，若反过来将列车看作静止不动，站台反方向以列车的加速度作匀加速直线运动，则原题变为求匀变速直线运动位移中点的速度，利用相关公式很容易求出(解略)。

　　b、因果关系的逆向思维

　　即根据已知的结论反过来推断原因。

　　× × ×

　　× × ×

　　× × ×

　　→

　　B

　　v

　　图4

　　例6：如图4示，三角形金属构成的均匀薄板，竖直置于方向与板面垂直的水平匀强磁场中，当薄板做水平向右的匀速直线运动时，则( )

　　A.板内电场上部强，下部弱

　　B.板内电场上部弱，下部强

　　C.板内产生一匀强电场

　　D.板内处于静电平衡，场强处处为零

　　分析：因金属板做匀速直线运动，状态稳定后金属板内任意一点的自由电子受到的合力一定为零，则有eE = eBv，因B、v一定，故E为常量，应选C。

　　c、思维程序的逆向思维

　　有些题的题设过程很复杂，条件繁多，若按照正常和思维程序直接由条件去分析结果，思路将很不清晰。若采用逆向思维程序：结果(欲求量)→中间量(先求量)→条件(已知量)，就可以在解题中始终保持清晰的思路，少走弯路。

　　d、光路可逆的逆向思维

　　在几何光学中，光路具有可逆性，不论在反射还是折射现象中，入射光线与反射光线，入射光线与折射光线，物与像都具有互换性。利用光路的可逆性原理分析和解答光学问题往往可以使解题过程变得简捷明了。

　　三、联想思维

　　所谓联想思维，是指对事物由此及彼进行创造性想像的思维过程。我们知道，任何概念、规律都是在相似的事物中概括、总结、抽象出来的，物理概念和规律的理解、应用、探索、延伸都离不开联想思维。等效法和类比法、模型法是运用联想思维的重要科学方法。

　　1、等效法

　　在一些物理问题中，一个过程的发展、一个状态的确定，往往是由多个因素决定的，在这一决定中，若某些因素所起的作用和另一些因素所起的作用相同，则前一些因素与后一些因素是等效的，它们便可以互相代替。这种以等效为前提而使某些因素互相代替来研究问题的方法就是等效法。如：合力与分力、合运动与分运动、总电阻与分电阻、平均值、交流有效值等都是根据等效而引入的。

　　等效法的实质是在效果相同的情况下，将较为复杂的实际问题变换为简单的熟悉问题，以便突出主要因素，抓住它的本质，找出其中规律。因此应用等效法时往往是用较简单的因素代替较复杂的因素，以使问题得到简化而便于求解。在解题中，一般我们可以从以下几个方面去分析：

　　a、力场的等效

　　主要有两种情况，一是在某一区域内匀强电场和重力场同时存在时，可将静电场和重力场叠加成等效的“重力场”;二是加速场可以等效为引力场(或重力场)——爱因斯坦广义相对论的基础，即当物体以;加速度a运动时，可看成具有等效引力F=-ma，再将F和重力G叠加，可以得到等效的“重力场”。如：在竖直方向上以加速度a加速上升的电梯中，单摆的等效重力加速度g’= g + a。

　　b、电路结构的等效

　　实际电路的连接并不都是一目了然，搞清电路各元件的连接方式是解决电路问题的第一步，也是关键的一步。因此，我们常常要对电路图进行等效变换，即画等效电路图。通过画等效电路图加深学生对电路各种连接方式的理解，使学生善于把复杂的问题化为简单的问题。

　　c、研究对象的等效

　　包括电源等效、负载等效、波形等效等多种情况。如：将切割磁感线的那部分的导体等效为电源;将通电螺线管等效为条形磁铁;将环形电流等效为小磁针等。

　　d、模型的等效

　　即把我们已经熟知的典型物理模型等效移植到同类物理问题中去。如：碰撞模型、人船模型、子弹射木块模型、卫星模型、弹簧振子模型等等。从根本上讲，只有提高学生建构物理模型的能力，学会透过现象看本质，才能对物理模型进行等效转化。

　　2、类比法

　　所谓类比，就是根据两事物在某些属性上的相似而推断出它们在其它属性上也可能相似的结论。类比的本质是猜测或推测，类比不能代替论证，但可以为新内容的阐述和探索提供依托和支持，可以使横向的问题建立普遍的联系。实际上，有些等效法本身也是一种类比，只不过等效法更强调效果相同。应用类比法时，不但要“求同”，也要注意“求异”。“求同”可以融会贯通、举一反三，“求异”可以把握事物间的区别、挖掘更深层次的东西，还可以纠正错误的类比。

　　类比法在物理学中，对引进或巩固物理概念、建立物理模型、培养创新性思维等方面具有重要作用。在课堂教学中，我们常常把电流和水流相类比;把光波和水波相类比;把原子的核式结构和太阳系相类比;二极管和气门芯相类比;把电场和重力场、电场力做功和重力做功相类比;把电势和地势相类比;把带电粒子在电场中偏转和平抛运动相类比;把所有用比值定义的物理量相类比等等。

　　例6：关于电压分配的类比。在串联电路中，因U=IR，而电流强度I一定，故总电压在各个电阻上和电压按照与电阻大小成正比进行分配：

　　，

　　A

　　B

　　→

　　m1

　　m2

　　图5

　　F

　　类比：连接体问题。在如图5示的连接体问题中(设水平面是光滑的)，对物块A和物块B及A、B整体均有F合=ma，而加速度a一定，则体系所受到的水平外力F按照与质量成正比的方式分配给A和B，即

　　物块A获得的合外力

　　物块B获得的合外力

　　思维方法训练是有计划有目的的为增强思维能力、提高思维品质所进行的训练教学活动。当然，创新思维的形成不可能是短时间内就能做好的，但只要我们在教学中坚持不懈，就一定能取得效果。

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