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马克思说:“想象力是十分强烈地促进人类发展的伟大天赋。”想象力自古以来就与创新、创造密不可分。人类社会中的一切创新成果,无一不是证明想象力在起着重要作用。丰富的想象力是人们进行创造活动的基础,没有丰富的想象力就谈不上什么发明、创造。如牛顿凭借他丰富的想象力发现了万有引力定律;法拉第凭着他丰富的想象力,创造性地用生动直观的磁感线来描述磁场,从而将抽象的磁场问题转化为直观的形象问题。同样,光具有波粒二象性的事实给法国著名的理论物理学家德布罗意以强烈的启发:实物微粒会不会有波动性?德布罗意同样依靠的是丰富的想象力,才能创造性地假设:人们对光子建立起来的2个公式E =hv,λ=P/h同样适用于电子、质子等这样的实物粒子,从而大胆地提出了实物粒子也具有波动性。正是由于实物粒子的波动二象性的提出,才导致了二十世纪的一场新技术革命。那么在物理教学中,如何培养学生丰富的想象力呢?具体从以下几个方面入手。
一、精选素材,丰富学生想象
在平时的物理教学中,应尽可能地结合气息强、高科技特点鲜明、生产生活实际联系密切的背景材料,提出一些有新意的问题让学生大胆思考,丰富学生想象。假设地球很快地自由膨胀,若地面不发生裂缝,那么地球自转的速度如何变化?人的呼吸如何变化?一昼夜的时间是否发生变化?在“神舟七号”中,能不能烧水做饭?把一块手表拿到高山上,走时会变快还是会变慢?磁体有两个磁极,如果找到单磁极的话,那会有怎样的应用价值?……
二、鼓励假设,引导学生想象
牛顿曾经说过:没有大胆的假设就没有伟大的发现。纵观物理学发展历史,物理学许多重大的突破并不是来自于逻辑性的推理,而是来自于非逻辑的“科学假设”。在中学物理学习中,学生经常会有各种大胆而又奇特的设想。一般来讲,学生的这些设想既富有创造性,同时又不失其科学的合理性,对此应予以充分鼓励。尽管中学生这种“设想”的水平并不是很高,有时甚至会提出一些不正确的或者比较“荒谬”的想法,但只要引导正确,及时进行评价、引导,学生“科学假设”的水平就会逐步提高,久而久之,学生的想象力就得到了发展。
三、设计科学想象题,启发想象
在物理教学中,有意识地设计一些与教学内容有密切联系的科学想象题,引导学生进行讨论,有利于激发学生学习兴趣;拓宽学生思维和知识面;提高学生推理和知识外延能力;也是培养学生勤思探究好习惯的有效途径。如在“机械振动”的教学中,结合振动的知识,我设计了这样一道题:如果沿地球两极的地轴钻一个洞,当一个物体从北极无初速地落入无底洞时,物体将如何运动?这一目前尚不现实而又富于科学想象题的提出,便引起了学生强烈的反应,好奇心激发思维,对科学思想的追求激励设想的产生,使学生的思想驰骋在各种丰富的想象中,经过一番激烈地讨论,学生各抒己见,归纳起来有三种代表性的答案:(1)物体作自由落体运动,一直穿越无底洞,并冲出地球;(2)物体作减速运动,最终停在地心处;(3)物体以地心为平衡位置作来回振动。对这几种不同的答案,我并不急于作出是非仲裁,而是提出另外两个问题:(1)物体在北半球洞中时,受到地球引力的方向如何?(2)物体在南半球洞中时,受到地球引力的方向如何?这两个问题,把学生的思维活动引导到正确的思路上来,学生根据万有引力定律和振动的产生条件,通过抽象思维,逻辑推理,得出了问题的正确答案。在这一讨论过程中,学生兴趣浓,积极性高,想象力已冲破了空间和物质条件的限制,拓宽了他们的思维,丰富和提高了他们的科学想象力和抽象思维能力。
四、插入背景知识,培养学生想象力
纵观物理学的发展,人们对自然的认识和了解,概念、定律的建立和完善,无不包含着科学家们丰富的想象力。今天人们非常熟知的“人造地球卫星”、“航天飞机”、“星际探测器”及“太空站”等等,在如今我们还大叹其神奇和不可思议的时候,早在300 多年以前的十七世纪,大科学家牛顿在研究平抛运动时,就已经依据物理知识和丰富的想象力(根据抛出的速度越大,物体运动轨道弯曲程度越小、射程越远这一实际现象,进而想象到如果物体的速度足够大,它的运动轨道的弯曲程度可以小到跟地球表面的弯曲程度相同,物体就不再落到地面,而成为绕地球运动的卫星),给出了发射“人造卫星”的可行性。牛顿的这一科学设想,在当时因技术上的限制,未能变为现实。现在人们已能设计和制造出动力强大的火箭,使卫星获得所需的速度,设想终于变成了事实。又如十六世纪意大利物理学家加利略通过分析小球沿斜面下滚时速度越来越快,而当给小球初速度让它沿斜面向上滚时速度越来越慢这一实际现象。进而推想到如果物体在无摩擦的平面上运动时,速度应该不变,从而否定了“力是维持物体运动的原因”这一曾统治了几千年的错误观点,给力学的发展带来了质的飞跃。这些物理学的背景知识,在教材中介绍不多,学生看到的是经过加工提炼、抽象浓缩的总结,加之理论本身的枯燥性,如果在教学中只注重基础知识的传授,那是很难激发学生的学习兴趣的。如果在教学中适当地进行有关背景知识的介绍,使学生了解物理现象的发现及概念和理论建立的来龙去脉,不仅能激发学生的学习兴趣,提高对物理概念、定律的理解,而且能使学生从科学家们研究问题的方法中得到启发,培养他们严谨治学的科学态度以及善于进行科学想象的意识和能力。
在物理教学过程中,要想使学生的想象力得以良好的发展,还要注意“三要”:一要使学生的情绪处于积极的状态;二要选用的事例具有典型性和吸引效力;三要避免学生的想象处于漫无边际。如能做到以上这些方面,就可以在物理教学中,培养学生丰富的想象力,为学生以后的发明、创造打下坚实的基础。
一、精选素材,丰富学生想象
在平时的物理教学中,应尽可能地结合气息强、高科技特点鲜明、生产生活实际联系密切的背景材料,提出一些有新意的问题让学生大胆思考,丰富学生想象。假设地球很快地自由膨胀,若地面不发生裂缝,那么地球自转的速度如何变化?人的呼吸如何变化?一昼夜的时间是否发生变化?在“神舟七号”中,能不能烧水做饭?把一块手表拿到高山上,走时会变快还是会变慢?磁体有两个磁极,如果找到单磁极的话,那会有怎样的应用价值?……
二、鼓励假设,引导学生想象
牛顿曾经说过:没有大胆的假设就没有伟大的发现。纵观物理学发展历史,物理学许多重大的突破并不是来自于逻辑性的推理,而是来自于非逻辑的“科学假设”。在中学物理学习中,学生经常会有各种大胆而又奇特的设想。一般来讲,学生的这些设想既富有创造性,同时又不失其科学的合理性,对此应予以充分鼓励。尽管中学生这种“设想”的水平并不是很高,有时甚至会提出一些不正确的或者比较“荒谬”的想法,但只要引导正确,及时进行评价、引导,学生“科学假设”的水平就会逐步提高,久而久之,学生的想象力就得到了发展。
三、设计科学想象题,启发想象
在物理教学中,有意识地设计一些与教学内容有密切联系的科学想象题,引导学生进行讨论,有利于激发学生学习兴趣;拓宽学生思维和知识面;提高学生推理和知识外延能力;也是培养学生勤思探究好习惯的有效途径。如在“机械振动”的教学中,结合振动的知识,我设计了这样一道题:如果沿地球两极的地轴钻一个洞,当一个物体从北极无初速地落入无底洞时,物体将如何运动?这一目前尚不现实而又富于科学想象题的提出,便引起了学生强烈的反应,好奇心激发思维,对科学思想的追求激励设想的产生,使学生的思想驰骋在各种丰富的想象中,经过一番激烈地讨论,学生各抒己见,归纳起来有三种代表性的答案:(1)物体作自由落体运动,一直穿越无底洞,并冲出地球;(2)物体作减速运动,最终停在地心处;(3)物体以地心为平衡位置作来回振动。对这几种不同的答案,我并不急于作出是非仲裁,而是提出另外两个问题:(1)物体在北半球洞中时,受到地球引力的方向如何?(2)物体在南半球洞中时,受到地球引力的方向如何?这两个问题,把学生的思维活动引导到正确的思路上来,学生根据万有引力定律和振动的产生条件,通过抽象思维,逻辑推理,得出了问题的正确答案。在这一讨论过程中,学生兴趣浓,积极性高,想象力已冲破了空间和物质条件的限制,拓宽了他们的思维,丰富和提高了他们的科学想象力和抽象思维能力。
四、插入背景知识,培养学生想象力
纵观物理学的发展,人们对自然的认识和了解,概念、定律的建立和完善,无不包含着科学家们丰富的想象力。今天人们非常熟知的“人造地球卫星”、“航天飞机”、“星际探测器”及“太空站”等等,在如今我们还大叹其神奇和不可思议的时候,早在300 多年以前的十七世纪,大科学家牛顿在研究平抛运动时,就已经依据物理知识和丰富的想象力(根据抛出的速度越大,物体运动轨道弯曲程度越小、射程越远这一实际现象,进而想象到如果物体的速度足够大,它的运动轨道的弯曲程度可以小到跟地球表面的弯曲程度相同,物体就不再落到地面,而成为绕地球运动的卫星),给出了发射“人造卫星”的可行性。牛顿的这一科学设想,在当时因技术上的限制,未能变为现实。现在人们已能设计和制造出动力强大的火箭,使卫星获得所需的速度,设想终于变成了事实。又如十六世纪意大利物理学家加利略通过分析小球沿斜面下滚时速度越来越快,而当给小球初速度让它沿斜面向上滚时速度越来越慢这一实际现象。进而推想到如果物体在无摩擦的平面上运动时,速度应该不变,从而否定了“力是维持物体运动的原因”这一曾统治了几千年的错误观点,给力学的发展带来了质的飞跃。这些物理学的背景知识,在教材中介绍不多,学生看到的是经过加工提炼、抽象浓缩的总结,加之理论本身的枯燥性,如果在教学中只注重基础知识的传授,那是很难激发学生的学习兴趣的。如果在教学中适当地进行有关背景知识的介绍,使学生了解物理现象的发现及概念和理论建立的来龙去脉,不仅能激发学生的学习兴趣,提高对物理概念、定律的理解,而且能使学生从科学家们研究问题的方法中得到启发,培养他们严谨治学的科学态度以及善于进行科学想象的意识和能力。
在物理教学过程中,要想使学生的想象力得以良好的发展,还要注意“三要”:一要使学生的情绪处于积极的状态;二要选用的事例具有典型性和吸引效力;三要避免学生的想象处于漫无边际。如能做到以上这些方面,就可以在物理教学中,培养学生丰富的想象力,为学生以后的发明、创造打下坚实的基础。