4?2l则 g?. 2Tm将②、③两式相比，得
③
?T? gm???g. ④
T?m?这样对gm的测量转换成对两摆周期的测量，也就可避开没有米尺测摆长l的困难了。 为了不用秒表测量周期，也许会很自然地想到用自己的脉搏。不过实验中规定必须用它所提供的器材，于是得再一次地作变通考虑。
如果我们使两摆从平衡位置的同一方同时开始摆动，因gm>g，故Tm 2nT?(n?1)Tm， 得 Tn?1?。 ⑤ Tmn这样就可又一次摆脱没有秒表的困难，只需数出摆动的次数。 联立①、④、⑤三式，即可得出磁力近似值的表达式 ??n?1?2?Fm?m(gm?g)?m????1?g. n????②发散思维的连动性和跨越性 它能自如地“由此思彼”，并且常能出乎意料地跨越不同事物的界限，把表面上风马中不相及的事物巧妙地联系在一起。譬如物理学巨人牛顿(I. Newton，英国，1642-1727)跨越了空间，把地面上物体的运动与天体的运动联系起来。麦克斯韦(J.C.Maxwell，英国，1831-1879)把看不见的电磁波与看得见的光结合在一起。物理学家在研究工作中所体现出来的思维的连动性和跨越性随处可见。 发散思维的这一特点，在中学物理中具体体现在两个一方面。一是分析、研究问题时的纵向深入——从特殊到一般；二是建立各知识点的横向联系——知识的迁移和扩散。 例5.（说明性范例） 试解释在浅海滩边，不论海中的波浪向什么方向传播，当到达岸边时总是沿着大约垂直于岸的方向传来（提示：波在浅水中传播时，水越浅波速越小）。 分析与解答 要直接论证，不仅缺乏感性认识，也缺乏数学工具，因此是极为困难的。为了能从中学数理知识上予以解释，我们可以根据水波在浅水中的传播特性把它与光在不同介质中的传播作一类比联想： 水波从深水处向岸边浅水处传来时波速减小 → 光从光疏介质折射入学密介质时光速减小 因此，如果一束光在折射率不断递增的介质中传播时，其折射线将逐渐靠拢法线，即越来越趋向于垂直介质界面的方向，如图36（a）所示。 同理可知，水波从深水处向浅水处传播时，不论原来水波的方向如何，总会变得越来越沿着垂直河岸的方向传播。 折射率增加方向 图5 v1 v2 v3 v1 v2 水深减小方向 岸边 (a) 折射线越来越靠拢法线 v3 vn vn (b) 水波传播方向越来越靠拢河岸的垂线 把水波的传播与光的传播联系起来，这种知识迁移正是发散思维的连动性和跨越性的表现。我们正是依靠这一联系，才能轻松自如地解释水波在浅水滩中靠岸时的传播特点。否则，几乎一筹莫展。 精神的意义非常丰富，但在个体层面上通常指动机、勇气、情绪或态度、倾向、心理状态等。由此推之，学生创新精神的基本内容包括与发现新关系相关的学生的动机因素和情意因素以及智慧因素。 动机因素是由发现新关系的需要转化成的推动人们发现新关系的力量，这种力量大的学生往往对新事物格外敏感，垂直言行的独到之处。 情意因素就是在发现新关系上表现出的肯定的情感体验与坚韧的意志品质。创新比常规性解决问题有更多的艰难险阻。在排难除险的过程中，如能累中得乐，苦中知甜，锲而不舍，那就具备了创新必要的情感体验和意志品质。 智慧因素涵盖操作因素与调节因素。操作因素即加工创造对象信息的因素。如：记忆、想象、思维等。调节因素是通过纠正失误等控制操作因素正常活动的因素，如：无认知。在调节因素的作用下，思维等根据具体情况灵活变化。调节因素不仅作用于智慧因素本身，还可影响动机与情意。它帮助学生强化动机，调适情意，丰富想象，以致发现新关系的活动更加顺利。当然要强调的是，智慧因素中包含知识，因为缺乏有关的知识，人们便无法思想，在创新对象面前只能显出无知的尴尬。用这些认识引导培养学生创新精神的实践活动，可以开创出良好局面。 第一，营造适宜的社会环境，使培养学生创新精神由单一的学校行为变为整体的社会行为。如前所述，适宜珠环境对于创新甚为必要。作为培养人材的基地，学校致力于学生创新精神的培养，理所当然。但仅有学校的努力，不仅因缺乏大气候而不成“气候”，还可能出现培养居的有创新精神的学生走向社会后，由于社会部门因循守旧而遭压抑甚至排斥的现象。因此，社会各个部门或行为都要提供创新的场所，大兴创新之风，使学生不仅在学校而且在社会（包括家庭）都受到创新风气的熏陶，感到处处有创新的用武之地。 第二，合理设计教学工作，恰当处理即要面向全体学生发展创新精神，文理工各领域德智体诸方面概莫能外。同时要遵循发展创新精神的一般规律性。“一般”具有普遍意义， 要素之二：创新精神。 但如果缺乏着眼“个别”的具体措施的支持，很可能难以落实。如前所述，“新”是有层次的，而且学生年龄不同、所学专业各异等决定了培养学生的创新精神必须区别对待，因抛而异。举例来说，诱导小学生创新也许要多些感性内容，而大学生似乎不必。优秀学生创新的难度可以大一些，而后进生不然。在创新策略的许多方面，自然科学领域与文学艺术领域无法同日而语。这些意味着，要深入培养学生的创新精神，“一般”号召与要求不可少，“个别”文章更要做。越能把握培养创新精神在不同学科不同学生方面的特殊性，越可获得有效性。 再说“内容”与“策略”。创新是通过一定“内容”体现的。因此培养学生创新精神至少要关注这几方面的内容：一是要让学生掌握必要的创新对象与方法等方面的知识。比方说，想在物理学领域创新，应有必要的物理学知识，否则是“无米而炊”。同时要有获得信息与设计实验等创新的常识，不然会“盲人骑瞎马”。既然如此，那种以为培养创新精神可以忽略知识与技能教学的观点应该休矣。二是要大力开发“情境课程”，使现有的由理论课程（又叫文化课程）与实践课程构成的课程体系变成理论课程与情境课程以及综合实践活动课程（即研究性学习.劳动技术教育.社区服务.社会服务）有机联系的新体系。现有课程体系的最大弊病之一是问题情境太少，帮助学生将理论知识转化为相应观念的环节比较薄弱。而开发情境课程可以有效地避免这种现象。所谓情境课程是指面对真实或模拟的与理论和实践课程的内容有关的问题情境，诱导学生即席思考并用理论创造性解说，以锻炼学生的问题意识和迅速反应能力以及创新精神的课程。例如通过计算机模拟一种生物现象，让学生运用所学的生物学知识说明这种现象，并尝试设计优化这种现象的方案，然后通过计算机检验方案的可行笥、情境课程既可在课内进行，亦可在课外开展。如在学校成立“遐想场”、“创新室”、“仿真厅”等，让学生课后就某个科学或人文问题自由遐想，发表富有新意的演说，或者到创新室进行开拓性实验或随心所欲制作物质用品，也可以在仿真厅进行有意义的仿真活动，等等。可见，这种课程的介入，学生接触的情境多，发现的问题多，设想的方案多，“见多识广”，不仅会积累大量的经验，而且会增强创新的信心与勇气。 内容与策略密切相关。策略既包括技能与方法却又不等于技能与方法，是主体计划、评价与调控活动以增强效果的计策与谋略。鉴于发展学生创新精神的策略复杂多样，难以尽言，这里仅从激发动机与利用智慧两方面择要而述： 在激发动机方面，常用的策略有二：一是提供相应信息，诱发创新需要。通过课堂和其它活动形式向学生提供人类亟需哪些方面的科学发明的信息和有关科学家或青少年因创造发明使社会进步个人发展更好的信息以及有的青少年克服重重困难攻克科学难关取得成就的信息等，使学生由感动到羡慕再萌生需要：别人可为，己亦必为，进而形成合理前提下的“为别人所不为”的愿望。二是组织竞争活动，激活创新动机。心理学家托伦斯（E.P.Torrance）做过竞争条件下小学生创新性思维的实验，结果表明，每个年级的学生在思维的灵活性、清晰性和流畅性等方面都与非竞争条件下不同，而且有统计学意义。这似乎说明，竞争气氛大益于创新动机的激活。而且，优胜者一旦获得奖赏，如得到老师的赞扬与物质用品等，会由衷地感到自我实现的快乐，甚至有尝到甜头的感觉。 在启迪智慧方面，基本点是引导学生发现新关系，主要策略有三： 策略一：引导类比。类比是建立一种相似关系。如把某个事物或观念与另一事物或观念进行比较，并通过替代物把熟悉的与不熟悉的事物联系起来，以熟悉的事物为基础建构一 种具有相似意义的新关系。这方面的举措大致有：一是自我类比，类比者以它人或物自居，产生移情作用。如要学生写一篇描写汽车的文章，可以诱导学生将自己比作汽车，体验汽车在炎夏与寒冬负重奔驰时的“心情”，和它的苦恼与忧愁。在此过程中，学生观念上的自我丧失得越彻底，越可能产生新意。也就是说，当学生想象汽车的艰辛时，自己是“人”的意识几乎没有了，而是地地道道的“车”。这样他才可能设身处地为“车”着想，说出别人难以想象的“车”的“思想”即新的见解。可见自我观念的丧失实质上是摆脱自己条件的束缚，让思想自由“飞翔”。二是直接类比，类比者将两个客体或概念作简单的比较（不必面面俱到）。其目的在于把实现的问题情境与另一情境作简单交换，以便出现人们期待的新关系。例如工程师布鲁勒尔(M.I.Bruncl)借鉴虫子在木材中打洞的经验，用沉箱建水下管道，就是直接类比的结果。三是简略性冲突，类比者用相互矛盾的两个词汇描述同一个客体。采用这种练习主要是为了增强学生将两种事物结合起来的能力。简略性冲突的例子如“疲踏”的果断，“友善”的敌人，“珍视生命”的破坏者，以及“平安”的打击。结合的事物在性质上或时空上的距离越大，学生心理变通性越大，发现新关系的能力越强。 策略二：训练发散思维。发散思想是主体面临问题时思路由一条扩展到多条，由一个方向转移到多个方向的思维方式。在进行这方面训练时，至少要做到：其一，选择有多种结论的问题。否则思想容易缭绕在“一棵树”上，无法散开。其二，开导思维的流畅性、变通性和精致性，尤其要在变通性方面下功夫。其三，鼓励学生大胆运用假设。对一个问题提出的合理假设越多，发现新关系的可能性越大。 策略三：启发学生妙用转化。在思索新关系的过程中，思维定势是主要障碍之一。克服这种障碍的一种有效方法是进行“生”“熟”转化与“顺”“逆”转化。当遇到陌生事物难以发现新关系时，可以帮助学生在思想上将之转化为熟悉的，即借助联想等消除其陌生因素。结果，“熟能生巧”，新思想迸发出来。相反，有时面临熟悉事物，由于司空见惯，习以为常，思想“驾轻就熟”，新意难出。在这种情况，可以帮助学生在思想上将熟悉的事物转化为陌生的事物。具体办法有二：一是有意识地保持一种认识上的陌生感，把已经有所认识的事物当作并不认识而需钻研的对象。即使面对了如指掌的事物也要明知故问“为什么是这样的而不是那样的？”二是通过若干次联想使事物达到当时状态下失真的程度。认识对象一旦陌生起来，往往引起学生异想天开的说法和见解。 顺逆转化具有类似的功用。这里的“顺”指顺向思维，即从已知到未知，由先到后，先因后果，犹如水依一定的落差顺向流动一样。“逆”指逆向思维，与顺向相对而言。举例来说，如果把“已知被乘数与乘数，求两类之积”视为顺向思维，那“已知积和乘数，求被乘数”就是逆向思维。无论顺向思维还是逆向思维，一旦无法抵达新关系，都可以尝试向对方转化。长期如此，双向思维习惯形成，遇事发现新关系的机率自然增长。 它是指个体在创新过程中心理活动所特有的动力特征。它主要包括心理过程的创新倾向性（如创新的动机、兴趣、理想、信念和价值观等）；有利于创新的心理过程的速度和稳定性（如思维的敏捷性，观察的敏锐性，才能、意志、情感等的稳定性等），强度（如意志努力的程度、情绪情感的强弱等）和灵活性（如思维和想象的灵活性、新异性等）。创新人 要素之三：创新个性。 才一般都具有鲜明的创新个性，表现出积极的人格特征。一般可概括为以下几个方面：1）具有不可遏止的创新动机。包括强烈的好奇心和求知欲，以及引起创新的强烈的社会责任感等社会动机。2）具有广泛持久的探究兴趣。创新人才容易被新异事物吸引，更容易被尖端、前沿和富有刺激性、挑战性的事物所吸引，并能够调动身心的全部力量去探究其中的机理。3）具有坚忍不拔的意志。4）富有创新的理想追求。创新人才崇尚科学，反对迷信，勇于尝试新的生活、选择富有挑战性的职业，具有现代化的道德价值取向，这些都使得他们能够适应变化万千的新时代和主动开辟新的生活境界。5）坚信创新价值的坚定信念，明确创新的价值，立志创新，并不断强化和完善自己的创新精神和创新才能。 人的心理是人脑对客观现实的反映，但这种反映不是消极被动的，人的全部个性心理活动影响着对客观现实的反映，因此，了解学生的个性，研究学生的个性。使之在物理教学中发挥积极的作用，是具有广泛的实际意义的。如何发现物质的人材，如何依据人的个性特征因材施教，必然要成为我们研究的课题。 心理的个别差异即个性差异，是指人们之间的稳定的心理特点上的差异，如性格、兴趣或能力等方面的差异。个别差异不仅表现人们是否有某方面的特点，而且也表现同一特点的不同水平。学生的个性品质主要表现在他们对待客观事物的态度上和他们的行动方式上。人们的个性品质反映着他们在社会中所处的地位，他与周围环境的相互关系。个性品质是在积极的实践活动中形成的。也表现在实践中，由于生活环境的不同，实践活动的不同，会形成不同的个性品质。 物理的学习能力与个性的关系首先应从调查开始，个性品质“蕴蓄一吉，形诸于外”，利用观察、询问、心理测验的手段，寻找在物理学习方面的佼佼者与一般学生在个性方面的差异，进而分析群体特征和个性特征。 要在物理活动中取得成功，无疑需要培养以上的个性品质，因为一种高水平的能力，如果不和个性或情感、意志方面的一定倾向相结合，这些能力本身也不能导致高度的成就。个性主要是教育和环境的产物，可以设想，我们创造适当的条件，有目标、有步骤地去培养，是否可以培养出更多的物理人材！我们盼望着有更多的物理教师能对培养学生个性的方面感兴趣，进行更普遍、更深刻、更科学的调查研究，在培养个性方面探索出更有效的方法和手段。那么，我们不仅可以得到更多的物理方面的人材，也可以大面积地提高学生掌握物理知识的水平。 （该文节选自浙江高级中学 施剑儒）