初探理创造力在学习物理概念和规律中的表现

1、初探高中生物理创造力在学习物理概念和规律中的表现摘要：本文讨论了高中生物理创造力在学习和应用物理概念和规律过程中的具体表现形式。目的是为中学物理教师培养高中生物理创造力提供可操作的途径，提高创造力的培养效率。关键词：创造力 物理概念 物理规律 培养学生的创新意识和实践能力是教育的一项重要任务。在分科教学的情况下，这项任务主要通过各个学科的教学完成。但是，在学科教学中，通过哪些途径能有效培养学生的创造力，这是中学教师普遍感到困难的事情。本文拟根据创造力的有关理论，初步探索中学生在学习和应用物理概念和规律的过程中创造力的具体表现形式，为中学物理教师培养高中生物理创造力提供途径，强化培养创造力的可操

2、作性，提高创造力的培养效率。需要特别指出的是，限于高中生的知识和能力水平，他们在物理概念和物理规律方面表现的创造力，主要集中在创造性的学习和应用物理概念和规律，而较少表现出形成新的概念，创建新理论等较高层次。也就是说，他们很难做出像牛顿发现万有引力定律、爱因斯坦发现相对论、徳布罗意提出物质波那样的创造性活动。本文根据对高中生物理创造过程的理解，结合中学物理教与学的实践，详细阐述高中生物理创造力在物理概念、物理规律方面的具体表现。1、在物理概念和规律的领会阶段（1）概念与概念、规律与规律间的类比在学习物理概念和规律过程中，常常用未知的现象或过程同已知的现象或过程相比较，找出他们的共同点、相似点或

3、相联系的地方，然后以此为依据去推测未知物理现象或过程的某些规律和特性，这就是物理研究中的类比法。但是，要注意类比的结果只是一种推测，属或然性的结论。我们这里讲的比较是指在类比的基础上，根据一定标准，把彼此间的相似点、共同点、相联系的地方加以对比，使人们更加准确地认识和把握事物的本质及内在联系。其实，在物理学中类比本身就是创造性思维。因此，通过考察这些类比的数量、类别、新颖性等方面的特征，可以了解个体的创造性思维品质。比如，在学习电场时，可以把其中的电势差、电势、电势能、电场力做功等概念，分别与重力场中的高度差、高度、重力势能、重力做功等相比较；在学习动量定理和动能定理时，可以就它们的建立过程、

4、表述形式、使用条件、研究过程等方面作类比和比较。（2）列举物理概念或规律的表述形式，并且对各表述形式分别作出评价所谓物理概念或规律的表述形式是指借助语言文字、数学公式、图像等手段把物理概念或规律的内容反映出来的一种方式。一方面，表述形式本身就是思维的产品，它在流畅性、变通性、独特性的程度上反映了个体的创造力水平。而表述形式的流畅性、变通性、独特性等特征决定于两个方面的因素，一是对物理概念和规律本质的理解深度，一是所掌握的描述手段的多少；另一方面，个体拥有越是数量多的、新颖的、独特的表述形式，也就越有利于个体把物理概念和规律创造性地应用到实际的问题解决中去，产生出创造性产品。比如，匀变速直线运动

5、，既可以借助位移、速度或加速度等概念用语言文字来描述，也可以借助它们的数学表达式、数学图像来表述。应该说，各种表述在解决问题的过程中各有所长。对物理概念和规律的表述形式作出评价，是指出各种表述形式在成立条件、使用范围、各自优点、如何选择使用等方面的问题。（3）列举得出概念和规律的物理事实，或者选择不同的角度推导或验证物理规律学生在学习物理概念和规律时，常需要借助于大量的感性认识，感性认识也是形成物理概念和规律的基础之一，而感性认识来自于对日常生活接触到的生活实际、物理实验（包括演示实验、学生实验等）等物理事实。因此，学生所体会到的物理事实的数量以及这些事实的新颖和独特程度会直接影响学生对概念规

6、律的领会理解水平；同时也能反映学生在这一过程中创造性思维的独创性、变通性、流畅性等特征。同样，选择不同的角度、或者说不同的特定图景，推导验证物理规律，也能较好的反映创造性思维的上述特征。例如，动能定理的推导，就可以从自由落体、或从斜面上运动的物体、或从连接体等不同角度进行推证。（4）依据某一物理概念或规律的特征，列举相类似的概念或规律物理概念和规律的特征可以表现在建立过程、使用条件、表述形式、所用单位等各方面。选择任意一个方面举出一个具体例子，让学生列举具有相同特征的其它例子。例如，与电阻并联的数学表达式（）形式相同的就有电容的串联（）、弹簧的串联（）、透镜成像公式（）等。在这一过程中，学生需

7、要很好的发挥发散思维能力，产生结果的数量、新颖性、独创性等可以表现出学生的创造性思维品质。（5）列举物理导出量的单位量化的物理概念就是物理量，除了基本物理量以外，常用的定义方法就是数学操作。数学操作不但能直接表述该量的具体数学量度，而且往往能更深刻的揭示出物理概念的实质。只有同时给出物理量的具体量度和单位，才能确切反映出物理量的意义和大小，因而物理量的单位也是物理学的一个重要组成部分。物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，也确定了物理单位之间的关系。比如，磁感应强度的单位是特斯拉，还可以用韦伯/米（Wb/m2）、牛顿/安培米(N/Am)、千克/库仑秒(kg/Cs)等复合单位表示。同样地，学生

8、所列物理单位的数量以及它们本身表现的变通性和独特性也可以反映出学生在这一思维过程中的创造性水平。以上仅仅列举了高中生物理创造力在领会和理解物理概念和规律方面的一些表现。显然，他们的创造力还可以表现在其他方面，比如，列举与某一概念或规律相依存的概念或规律，并且对相依存的程度和理由作出说明等。2、在物理概念和规律的扩展和运用阶段（1）在解决新的物理问题时，将问题的图景与已有的物理图景或模型进行比较、选择与评价不同的物理图景需要使用不同的物理模型。于是，学生在处理不同问题时，由具体的问题情景选择物理模型，形成物理图景，并对选择的物理模型和物理图景进行评价，以求跨过中间繁琐的分析过程，直指问题的核心，

9、迅速提出问题的解决方案，从而正确、快捷的解决问题。实践经验表明：这种判断和选择往往是突发的，也就是说，在这一过程中包含着较多的直觉成分。但是，这种直觉并不完全是凭空产生的，它需要知识的有序积累。比如，在学习了单摆这一重要的物理模型之后，可以把“在一小段半径很大的光滑圆弧轨道上往复运动的小球”与之对比，从而简化思考过程，迅速得出结论。再比如，我们还可以把电场中的收尾速度、磁场中的收尾速度、电磁感应中的收尾速度等与重力场中典型的收尾速度相类比。总之，这种类比的数量、新颖性、独创性等方面的特征都可以反映出高中生物理创造力发展水平。另外，高中生物理创造力还可以表现在对原始问题的简化方面。所谓对原始问题

10、的简化就是通过科学抽象去除无关因素，忽略次要因素，保留主要因素，设置已知量和未知量，将实际问题抽象成物理问题的过程。这一过程同样需要创造性的脑力劳动。（2）对一个物理概念或规律的应用提出设想由某一个物理概念或规律出发，即以某一规律或概念为展开点，沿着不同的思维方向，结合已有的知识经验，提出可能的应用设想，应用设想既可以是日常生活实践、设计物理实验，甚至是设计游戏方案，也可以是从已有的物理概念和规律出发，运用物理语言文字或者数学进行演绎，以期得出某些有价值的结果。比如，由部分电路的欧姆定律提出应用设想，可以设计测量导体电阻的实验；可以进一步测量导体的长度、导体的横截面积或者导体的电阻率；可以制作

11、定值电阻等课外小制作；甚至可以表演“带电”操作的小游戏；还可以由此定律出发，推导出纯电阻电路的功率、效率等公式。（3）应用不同的物理概念和规律，或者应用同一概念和规律但从不同的角度，解决同一个问题当遇到一具体的物理问题时，就要求个体以这一问题为展开点，紧紧围绕问题的解决，展开思维，设想达到目的的各种可能，并且进一步把可能性变为现实。具体说来，解决问题的角度可以有两个层面：一是选择不同的物理概念或者规律，一是在同一物理概念或规律下，选择不同的具体方法。比如，很多力学问题，我们既可以应用牛顿运动定律解决，也可以应用动量或者能量解决，还可以综合应用它们来解决问题。另外，即使同样选择动量的有关定律或定理，还可以选择不同的物理过程(即全过程还是分过程)、不同的研究对象（即整体还是隔离体）。特别是，转换物理问题的表述方式可以帮助我们顺利解决问题。同一个物理问题我们可以选择不同的表述方式，比如，可以选择语言文字、数学表达式、数学图像，甚至还可以画草图，它们之间的合理转换往往可以把一些比较抽象、难以解决的问题变得形象直观、容易解决。运用语言文字表述物理问题时，物理问题显得通俗易懂，物理意义突出，能