论高中物理教学创新心理三要素
摘要：创新心理是个体在创新过程中所特有的心理活动，主要包括创新才能、创新精神和创新个性等心理三要素。探讨高中物理教学过程中创新心理的生成与发展，追求创新性目标，培养创新人才。
关键词：创新才能、创新精神、创新个性、动机因素、情意因素、智慧因素
要素之一：创新才能。
创新才能是指个体完成创新所必备的技巧和能力的总和，主要体现在创造性的认知和实践活动中。
在认知过程中，它主要表现为敏捷的观察，创造的想象和求异的思维。创新是发现规律和运用新规律的过程。人们知道，任何事物都由一定的要素组成，要素的组合方式通常决定事物的功能。当需要事物具备新功能时，人们往往采取按“新关系”组合要素的办法。如果不想改变事物的功能，却求更合理的结构，其做法也是找到能承载“更合理的结构要素的新关系。从举世瞩目的转基因技术，克隆技术到具有划时代意义的爱因斯坦的相对论，无一不是发现新关系的结果。要发现和运用作为事物内部深层次的，本质联系的规律，必须具务创新的认知才能。
1.观察是捕捉和引发创新灵感的重要手段。
敏锐的观察能力包含两层意识，其一是说观察时能迅速做反应，能发现常人所不能发现的问题。其二是细致，即能明察秋毫，能关注常人极易疏忽的细节，能找出常人不易留心奥秘。
观察力的敏锐性与观察者对事物是否有兴趣有很密切关系，还与其知识经验有关。阿基米德在洗澡时能敏锐地观察从浴缸中溢出来的水，且注意到人受到了向上的托力，是由于他连日来冥思苦想，一心研究皇冠是否由纯金制成所致。又如奥斯特做研究电流的磁现象实验时，小磁针转动的现象被他紧紧抓住了。因为在此之前别人和他自己曾试图找寻电流的磁效应都未获成功。而这回，他突然想到要把导线与磁针平行放置，试一试电流有无磁效应，于是把导线和磁针都沿磁子午线方向放置。当电流接通后，电流附近的小磁针向垂直于导线的方向偏转了，奥斯特十分激动，这一转动是他日夜盼望的，对他来说太重要了，怎能被忽略。科学家是这样，对于中学生也是这样，例如，有一位参加第十三届全国中学生物理竞赛的学生，平常讲参照物时都说，车子开动时，车站上的树木、房屋向后退，在这次来参加发奖大会途中乘火车时，他观察到一个现象：火车行驶在空旷的田野时，看到远处的树林、山好象不是向后退，而是也向前走了。这些参加竞赛的学生都是对物理很感兴趣的，平日很喜欢思考问题，他们就能观察到一般学生不注意的现象，这些现象一定也在一般学生的视网膜上呈现过，就是说他们也看到了，但是没有引起注意和思考。
2.想象（猜想与假设）是创新的翅膀。
想象与假设是人们的认识接近客观真理的起点，也是把人们的经验知识发展为理论知识的重要方法。没有创造的想象就没有新事物，新形象出现，就没有新假说的提出，从某种意
义上说也就没有创新。德国物理学家普朗克指出：“每一种假说都是想象力发挥作用的产物。”而假说是建立科学理论的桥梁。恩格斯说过：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”因此，想象是得出新事物、新形象、新假说的有效途径，是通向抽象理论的桥梁。
中学物理中的假设，只是用前人已总结得出的规律而采用的一些解决具体问题的手段。它的知识层次浅，适用面狭，是以思维训练为主的，掌握这种较低层次上的猜想与假设，有利于今后作出较高层次的猜想与假设，下面举二例：（物理条件的假设）说明：
例1 在倾角为α的斜面上，放有用细杆相连的两木块A、B，它们与斜面间的动摩擦因数分别为μ
A与μB（图
图1 1），当他们一起
A α B 沿斜面下滑时，杆中是否会有弹力？
分析 杆中是否有弹力，决定于杆在运动过程中是否发生形变，在无法直接观察到杆的形变时，就得根据两木块运动情况的分析，通过比较它们加速度的大小，确定杆是否处于被挤状态还是拉伸状态，从而判断弹力的有无及受到的是拉力还是压力，由于两木块的运动情况又与杆中的受力情况有关，相互牵连，给问题的判断带来困难，采用条件假设法，就可突破难点。
解答 假设杆中无弹力，A、B两木块就像两个独立下滑的物体。由牛顿第二定律
mgsin???mgcos??m?.
得两物体的加速度分别为
?A?g(sin???Acos?)，
?B?g(sin???Bcos?)。
分析两物体加速度的大小可知： 当μA=μ当μA>μ弹力；
当μA<μ生弹力。
[说明]：通过假设的条件，使问题中描述的现象明朗化或使问题中互相牵制的因素简单化，便于找到解题的入口，迅速得出结果。
例2 两个相同的线圈从同一高度自由下落，途中在不同高度处通过两个宽度相同、磁感强度相等的匀强磁场区域后落到水平地面上（图2），则两线圈着地时动能EKa、EKb的大小和运动时间ta、tb的长短关系是：
A. EKa=EKb，ta=tb； B. EKa>EKb，ta>tb；
××× ××× d D. EKa ××× E. EKa ××× B 分析 线圈进入磁场后，下底边切割磁感线产生感应 ××× d ××× C. EKa>EKb，ta a b B时，αA>αB，木块B 时，αA=αB，两木块以相同的加速度下滑，杆既不会受压也不被拉，杆中 B有推着A下滑的趋势，细杆处于被挤压状态，会产生A有拉着B下滑的趋势，细杆处于被拉伸状态，也会产 不会产生弹力； B时，αA<αB，木块 图2 电流，使线圈除受到重力外，还受到一个向上的磁场力（安培力），由于两线圈通过磁场区域时的运动情况未知，因此，从动态特性上作一般讨论，已超出中学物理知识范畴，为此，我们可给它假设一些条件，把进入磁场后的运动状态转化，从而选出正确答案。 解答 两线圈进入磁场时的速度υa<υb.假设进入磁场后由于受到安培力的作用，线圈做匀速运动，则通过磁场区域时，克服磁场力的功 在磁感强度B、线圈边长l、电阻R和通过磁场区域时安培力作用的位移s一定时，克服磁场力的功与线圈进入磁场的速度大小成正比，可见，b线圈克服磁场力所做的功多些。 由能的转化和守恒知，线圈落地时的动能 v va' vb' va vb o b a tb ta t BlvB2l2sWB?FBs?ilBs?lBs?v. RREK?EP?WB. 因此 EKa?EKb. 为了比较两线圈的运动时间，可定性画出它们的v-t图（图3）。两线圈在磁场场外时，都只受重力作用，加速度为g，在v-t图上的斜率相同。由于b线圈进入磁场时的速度较大，b线圈v-t图的水平部分在上面，其末速度（即着速度） 图3 圈的位移相同，因此速度图线下方与t轴间的面积大小应该相等，必然要求运动时间tb [说明]：通过假设的条件，使问题中的物理状态发生转化，便于应用物理规律。 必须注意，对具体问题作作物理条件的假设时，不应违背物理原理，否则，会得出错误的结果。 3.求异的思维是创新的关键 求异思维是指对某一研究对象通过多起点多方位、多层次、多结局的思考和分析，寻求解决问题的一种思维方法。它不落俗套，善于标新立异，是创新中的一个宝贵的要素。没有思维，人的认识只能停留在事物的表现。只有抽象、概括才能得出事物的本质；只有判断、推理才能发现事物之间的联系；只有求新、求异的思维才能发现和运用新的规律。因而，求求异的思维是创新的关键。 ⑴反向设疑。 在教学中，教师很喜欢从问题的反面问学生，学生也常会同样地从问题的反面问教师疑，这里的设疑可以直接地正面问题反过来，也可以从正面提出反面问题。譬如： 由已知两个共点力可以求出一个确定的合力 物体受恒力作用做匀加速运动 已知一个力是否可惟一地确定出它的两个分力 加速度恒定时物体是否一定受恒力作用 va?vb，由于两线 ?? 物体所受合外力为零时，速度是否一 物体的运动速度为零时，所受的合外定为零 力是否一定为零 温度升高时物体的内能增大 气体吸热时能对外做功 物体的内能增大时它的温度是否一定升高 气体对外做功是否必须吸热 电场强度为零的地方，电势是否一定 电势为零的地方，电场强度是否一定为零…… ⑵逆向探索 逆向思维中学物理解题中应用得相当普遍，涉及各个方面。下面对一个较为典型的问题，通过与常规解法比较或思路分析，进一步领会这种思维方法的特点。 例题2 一颗水平飞行的子弹，恰好能依次穿过固定竖立着的三块木板。假设于子弹在木板中所受阻力恒定，且每块木板对子弹的阻力和子弹穿越每块木板的时间都相同。不计子弹在两板之间的飞行时间，则三块木板的厚度之比为多少？ 常规解法 因子弹在木板中运动时受到的阻力恒定，所以子弹做匀减速运动，由题意知，它穿过第3块木板后的速度刚好为零，且每块板的厚度必然逐渐减少（图4）。设子弹原来的速度为v0，穿越每块板后的速度分别为v1、v2、v3（v3=0），由 为零…… 0?v0?2(?a)(d1?d2?d3), 得子弹在木板中的加速度 d1 v0 v1 d2 v2 d3 v3=0 2v0 a?2(d1?d2?d3)设子弹在板中穿越的总时间为t，则 2t?d1?d2?d32(d1?d2?d3) ?vv0图4 穿过每块木板后的速度分别为 v02(d1?d2?d3)2t?v1?v0?at1?v0?a??v??v0, ??032(d?d?d)3v3??1230v04(d1?d2?d3)12?v2?v0?at2?v0?a??v, ?t??v0?2(d1?d2?d3)3v030?3?v3?v0?at?0. 所以，每块木板的厚度依次为 22v0?v1t5t??v0?, 2363v?v2t1t3td2?1??v0??v0?, 232363v?v3t1td3?2??v0?. 2363d1?它们的厚度之比 d1:d2:d3=5:3:1. 逆向思考 从第3块木板右边逆着时间流向观察时，子弹在木板中从右向左做着初速为零的匀加速运动。木板的厚度之比就等于从t=0开始子弹在连续相等时间内通过的位移之比，即 d3:d2:d1?s1:s2:s3?1:3:5. 所以，子弹依次通过的三木板厚度之比为 d1:d2:d3?5:3:1 如果本题改为竖立着n块木板，子弹水平穿入时刚好能通过且在每板内所受阻力和运动时间相同，根据同样道理很容易判知这n块木板的厚度之比为 d1:d2:d3:?:dn?(2n?1):(2n?3):?:5:3:1. 它比常规的把子弹作为匀减速运动来研究简单得多。 ⑶发散联想 发散思维的两个显著特点：一是思维的变通性和独特性；二是思维的连动性和跨越性。 ①发散思维的变通性和独特性 它不受常规束缚，善于从不同角度思考，勇于采用与众人、前人不同的方法，独具卓识。 在中学物理中，无论是实验或演算（解题），也非常需要这种变通性和独特性。 例题3 实验室里提供下列器材：磁钢（质量m已知）、铜螺帽、细铜线、支架、铁板、有机玻璃垫块（厚5.0×10-3米时，磁钢与铁板相互吸引的磁力的近似值。 分析与解答 要求测定磁钢底部离铁板5.0×10-3米时的磁力，可以用细铜线将磁钢吊在铁板上方5.0×10-3米处（可借助有机玻璃垫板）。由于没有测力计，无法直接测量，必须变通地采用其他办法。 因磁钢吸引铁板，铁板也以同样大小的力吸引磁钢，对悬挂的磁钢相当于地球对它的重力增加了。设这时的重力加速度为gm，磁力为Fm，则 mg+Fm=mgm， 即 Fm=m（gm- g）。 ① 可见，只要设法测出此时的等效重力加速度gm，也就可算出相互作用的磁力了。 为此，可使吊起的磁钢在铁板上方做小振幅的振动，根据单摆的周期公式，对应于重力加速度gm的振动周期 Tm?2?l, gm ② 4?2l. 则 gm?2Tm如果能测出摆长l、振动周期Tm，也就可算出等效重力加速度gm的值了。可是实验室中没有提供米尺和秒表，于是，要又一次地采用变通办法。 用细铜线吊起铜螺帽构成一个普通单摆，设法使两摆长度相同，对普通单摆，由 T?2?l, gm