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摘要：在深入开展素质教育的今天，物理教学工作者越来越重视物理实验，它是物理教学的一种重要手段，使学生学习物理知识的一种基本方法和途径，但物理实验自然也存在着好与坏的问题，运用得好可以提高授课质量和学生的物理思维能力、技能，运用得不好也会产生一定的负面影响和思维定势。本人经过归纳分析总结，思维定势表现在4个方面，并提出了在教学实验中如何克服思维定势，培养学生创造性的具体方法，在今后的物理实验教学中或许能起到抛砖引玉的作用。
关键词：物理教学 物理实验 思维能力 思维定势
美国太空总署曾经进行了一次难题招标，其内容是设计一种超级太空笔，要求这种笔能在真空和失重状态下使用，而且长时间不需用墨水，必要时可以倒着写。于是许多专家和设计者都拿出了不少设计图纸和实施方案，但那复杂的结构无不使招标委员会的人望筆兴叹。
一天，太空总署又收到了一个包裹，工作人员打开一看，不由全怔着了。好大一会儿才哗然大笑，拍手称妙。原来这包裹是一名小学生寄来的，里面装着一只铅笔，两端已经削尖，随附的一张纸条上写着：“何不试试铅笔。”
对于这个事例，现在的共同解释是：人们在分析和解决问题的时候，经常会按某一种思维方式处理问题，不能开拓自己的思维能力，从而形成了一定的思维定势，很大程度上束缚了人们的创造发明能力。可见，打破思维定势，培养思维能力，对科研活动是多么重要。
笔者在物理教学过程中发现，由于受传统的应试教育影响，经常会发现学生头脑中存在着各种思维定势。有些学生在做物理实验时往往是先入为主，以偏概全。有些学生不能正确验证物理概念和规律，往往是死记硬背，似懂非懂，对物理实验停留在表面现象的认识上，缺乏从本质上作科研分析，缺乏一定的科学探索和研究能力。常见的物理实验上的思维定势表现在以下几个方面。
1.受类似实验影响而形成的思维定势
有些学生在物理实验中，受类似实验现象的影响，缺乏对具体问题的深入分析而形成的错误认识。
例如：把一木块直立在小车上，使小车与木块一起沿水平面运动，当小车遇到障碍物而突然停止，问木块是否倾倒？如果会，倾倒的方向如何?试分析之。
有些学生回答会先前倾倒。理由是木块与小车一起运动，当小车突然倾倒时，木块上部因惯性仍在运动，而下部因摩擦而静止，所以向前倾倒。——这显然是受类似初中惯性实验的影响。
有的学生回答不会倾倒。理由是：若小车底板光滑，小车与木块无摩擦力，木块上下两端因惯性而一起向前匀速运动，故不会倾倒。—— 这显然是受高一另一类惯性实验结果（表面光滑）的影响。
其实上述两种观点都有一定道理，但都只是表面认识，没有深入思考。由此可以看出，教学实验处理不好对学生的负面影响之大。其实木块倾倒与不倾倒与木块的几何尺寸及木块与小车之间的摩擦系数有关。正确分析如下：
可见，倾倒与不倾倒，与μ和木块的几何尺寸有关，不能一概而论。
2.因教学演示方法不当而形成的思维定势
阿基米德定律这样表述：“浮力的大小等于物体排开液体的重量。”不过教师在做演示实验中，常把物体放在盛满水的杯子中，把物体“排开”所溢出的水流入容器内，称其容器内水重就是物块所受浮力的大小。这就给人一种错觉，即“排出即流出”的错误结论。
为了纠正这个错误结论，现在设一个问题：“1N水最多能产生多大浮力？”若按“排出即流出”的结论则应该是：“1N水最多能产生1N的浮力”，因为1N的水既是全部排出，也只能有1N。
我们可以做这样一个实验来证明上述结论的错误。
3.只注重实验现象忽视了本质而形成的思维定势。
讲到“沸腾”概念时做的实验是：取半杯水放在酒精灯上加热，当液面发生剧烈汽化时，这个过程就叫沸腾，于是给出“沸腾”的定义：给液体加热，当液体升到一定温度时，液体内部出现大量的气泡，升到液面破裂，放出汽体，这是整个液面出现剧烈变化，这种现象叫沸腾。
如果向学生提出这样一个问题：锅里的水烧开后，舀入铝勺里一些，放在烧开的水面，再继续对锅加热，锅里的水继续沸腾，而勺里的水会沸腾吗？
绝大部分学生都以为勺里的水会沸腾。实际上勺里的水是不会沸腾的。原因是①水即使烧到100℃也还要继续吸收热量（汽化热）才能沸腾，锅里的水就是不断地吸收热量而沸腾的。②水在沸腾时温度不会再升高，锅里和勺里的水温相同（100℃），它们之间没有热传递，因此勺里的水不会沸腾。
4.在物理实验中受日常生活的影响而形成的思维定势
在牛顿第一、第二定律的实验中，学生仍然在重复亚里士多德关于“力是物体运动的原因”这个错误观点，而这个观点早在几百年前就已被伽利略推翻，而现在有些学生仍然是认识不清，往往错误认为：合外力的方向就是物体的运动方向，若物体沿斜面向上运动，就会错误地认为物体一定有受斜面向上的力。又如“大马拉小车”问题，总认为马拉车的力一定大于车拉马的力。这类问题不一而足。究其根源在于日常生活观察或经验中由知觉造成的错误认识。但去解释这类现象时，学生往往不自觉地抛开科学概念和规律，凭主观感觉做出错误的结论，这种现象往往影响着人们的思维和创造能力。
法国物理学家贝尔纳说：“构成我们学习的最大障碍是已知的东西，而不是未知的东西。”教师要善于在物理实验中打破学生的思维定势，培养学生的创造性思维能力，具体做法有以下几点。
(1)培养学生的发散性思维。试验决不能视为一种孤立的过程或事件，而是与思维相关的。实验课要有开展创造性思维活动的过程，教师要善于提出问题，珍惜学生实验时的“闪光点”。
(2) 鼓励学生对问题的合理猜测，然后进行实验来验证，培养直觉思维。即使学生的猜测是错误的，也应积极予以鼓励。
(3) 加强对学生应变能力的训练，教师对实验内容提一些新的变化，让学生再实验，看结果又如何。
(4) 要适当增加一些探索性实验，以激发学生的探索精神。让学生进行探索性实验，自己“发现”规律。可以使学生学到探索物理知识的方法，进一步受到科学实验的熏陶。这类实验比较复杂、困难，教师要首先就实验的目的，研究的对象，使用的仪器及观测什么现象，记录哪些数据，控制条件，数据处理，误差分析等一些列问题对学生进行指导，使每个学生做完一个探索性实验都有所收获，得到教益。
正如爱因斯坦所说：“科学的创造性精神的活动的开展，需要不断地争取两类自由，即外在的自由和内在的自由。”任何一种实验都对学生理解基本物理概念，原理等都有帮助，但是，是否可以引入教学，关键是看其能否有益于提高学生分析和解决问题的能力，试验内容要精心挑选、精心设计、精心安排，以求达到最佳的教学效果。
参考文献：
［1］平顶山日报.
［2］朱一新.1N水能产生几牛浮力.中学物理教学参考,1999、8、5第6页.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
关键词：物理教学 物理实验 思维能力 思维定势
美国太空总署曾经进行了一次难题招标，其内容是设计一种超级太空笔，要求这种笔能在真空和失重状态下使用，而且长时间不需用墨水，必要时可以倒着写。于是许多专家和设计者都拿出了不少设计图纸和实施方案，但那复杂的结构无不使招标委员会的人望筆兴叹。
一天，太空总署又收到了一个包裹，工作人员打开一看，不由全怔着了。好大一会儿才哗然大笑，拍手称妙。原来这包裹是一名小学生寄来的，里面装着一只铅笔，两端已经削尖，随附的一张纸条上写着：“何不试试铅笔。”
对于这个事例，现在的共同解释是：人们在分析和解决问题的时候，经常会按某一种思维方式处理问题，不能开拓自己的思维能力，从而形成了一定的思维定势，很大程度上束缚了人们的创造发明能力。可见，打破思维定势，培养思维能力，对科研活动是多么重要。
笔者在物理教学过程中发现，由于受传统的应试教育影响，经常会发现学生头脑中存在着各种思维定势。有些学生在做物理实验时往往是先入为主，以偏概全。有些学生不能正确验证物理概念和规律，往往是死记硬背，似懂非懂，对物理实验停留在表面现象的认识上，缺乏从本质上作科研分析，缺乏一定的科学探索和研究能力。常见的物理实验上的思维定势表现在以下几个方面。
1.受类似实验影响而形成的思维定势
有些学生在物理实验中，受类似实验现象的影响，缺乏对具体问题的深入分析而形成的错误认识。
例如：把一木块直立在小车上，使小车与木块一起沿水平面运动，当小车遇到障碍物而突然停止，问木块是否倾倒？如果会，倾倒的方向如何?试分析之。
有些学生回答会先前倾倒。理由是木块与小车一起运动，当小车突然倾倒时，木块上部因惯性仍在运动，而下部因摩擦而静止，所以向前倾倒。——这显然是受类似初中惯性实验的影响。
有的学生回答不会倾倒。理由是：若小车底板光滑，小车与木块无摩擦力，木块上下两端因惯性而一起向前匀速运动，故不会倾倒。—— 这显然是受高一另一类惯性实验结果（表面光滑）的影响。
其实上述两种观点都有一定道理，但都只是表面认识，没有深入思考。由此可以看出，教学实验处理不好对学生的负面影响之大。其实木块倾倒与不倾倒与木块的几何尺寸及木块与小车之间的摩擦系数有关。正确分析如下：
可见，倾倒与不倾倒，与μ和木块的几何尺寸有关，不能一概而论。
2.因教学演示方法不当而形成的思维定势
阿基米德定律这样表述：“浮力的大小等于物体排开液体的重量。”不过教师在做演示实验中，常把物体放在盛满水的杯子中，把物体“排开”所溢出的水流入容器内，称其容器内水重就是物块所受浮力的大小。这就给人一种错觉，即“排出即流出”的错误结论。
为了纠正这个错误结论，现在设一个问题：“1N水最多能产生多大浮力？”若按“排出即流出”的结论则应该是：“1N水最多能产生1N的浮力”，因为1N的水既是全部排出，也只能有1N。
我们可以做这样一个实验来证明上述结论的错误。
3.只注重实验现象忽视了本质而形成的思维定势。
讲到“沸腾”概念时做的实验是：取半杯水放在酒精灯上加热，当液面发生剧烈汽化时，这个过程就叫沸腾，于是给出“沸腾”的定义：给液体加热，当液体升到一定温度时，液体内部出现大量的气泡，升到液面破裂，放出汽体，这是整个液面出现剧烈变化，这种现象叫沸腾。
如果向学生提出这样一个问题：锅里的水烧开后，舀入铝勺里一些，放在烧开的水面，再继续对锅加热，锅里的水继续沸腾，而勺里的水会沸腾吗？
绝大部分学生都以为勺里的水会沸腾。实际上勺里的水是不会沸腾的。原因是①水即使烧到100℃也还要继续吸收热量（汽化热）才能沸腾，锅里的水就是不断地吸收热量而沸腾的。②水在沸腾时温度不会再升高，锅里和勺里的水温相同（100℃），它们之间没有热传递，因此勺里的水不会沸腾。
4.在物理实验中受日常生活的影响而形成的思维定势
在牛顿第一、第二定律的实验中，学生仍然在重复亚里士多德关于“力是物体运动的原因”这个错误观点，而这个观点早在几百年前就已被伽利略推翻，而现在有些学生仍然是认识不清，往往错误认为：合外力的方向就是物体的运动方向，若物体沿斜面向上运动，就会错误地认为物体一定有受斜面向上的力。又如“大马拉小车”问题，总认为马拉车的力一定大于车拉马的力。这类问题不一而足。究其根源在于日常生活观察或经验中由知觉造成的错误认识。但去解释这类现象时，学生往往不自觉地抛开科学概念和规律，凭主观感觉做出错误的结论，这种现象往往影响着人们的思维和创造能力。
法国物理学家贝尔纳说：“构成我们学习的最大障碍是已知的东西，而不是未知的东西。”教师要善于在物理实验中打破学生的思维定势，培养学生的创造性思维能力，具体做法有以下几点。
(1)培养学生的发散性思维。试验决不能视为一种孤立的过程或事件，而是与思维相关的。实验课要有开展创造性思维活动的过程，教师要善于提出问题，珍惜学生实验时的“闪光点”。
(2) 鼓励学生对问题的合理猜测，然后进行实验来验证，培养直觉思维。即使学生的猜测是错误的，也应积极予以鼓励。
(3) 加强对学生应变能力的训练，教师对实验内容提一些新的变化，让学生再实验，看结果又如何。
(4) 要适当增加一些探索性实验，以激发学生的探索精神。让学生进行探索性实验，自己“发现”规律。可以使学生学到探索物理知识的方法，进一步受到科学实验的熏陶。这类实验比较复杂、困难，教师要首先就实验的目的，研究的对象，使用的仪器及观测什么现象，记录哪些数据，控制条件，数据处理，误差分析等一些列问题对学生进行指导，使每个学生做完一个探索性实验都有所收获，得到教益。
正如爱因斯坦所说：“科学的创造性精神的活动的开展，需要不断地争取两类自由，即外在的自由和内在的自由。”任何一种实验都对学生理解基本物理概念，原理等都有帮助，但是，是否可以引入教学，关键是看其能否有益于提高学生分析和解决问题的能力，试验内容要精心挑选、精心设计、精心安排，以求达到最佳的教学效果。
参考文献：
［1］平顶山日报.
［2］朱一新.1N水能产生几牛浮力.中学物理教学参考,1999、8、5第6页.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。