运用发散思维与聚敛思维,提高物理实验教学效率
从整体上看，近年来物理高考实验题得分率低是不争的事实。以2006年湖南省高考为例，当年理综试卷实验题（第22题，含一道光学题和一道电学题，满分17分）得分情况抽样统计结果是:27%的学生记0分，5%的学生记2分，11%的学生记4分，只有10%的学生记17分。最近几年的高考情况也大致相同。 导致物理高考实验题得分率低的原因是多方面的，但归结起来就是实验教学效率不高，其根本原因就是没有在实验教学中充分培养学生的创造性思维能力，学生无论是从操作技能还是理性认识上都停留在一个较低级的水平上，导致学生在处于相对较高层次、以设计性实验为主的高考实验题面前束手无策。因此，在物理实验教学中引导学生合理运用发散思维和聚敛思维，深入准确地认识每一个物理实验所蕴藏的实验原理、操作技巧和物理思想方法，就成为一条提高物理实验教学效率的有效途径。 发散思维又称辐射思维、放射思维、扩散思维或求异思维，是指从已知信息中思考、重组而产生大量变化的、独特的新信息，全方位、多角度、联想迁移式的思考问题，是一种沿不同方向、在不同范围思考、不遵循传统进行的思维方式；聚敛思维是指从已知信息中产生逻辑结论，或从众多方案中分析和筛选最佳方案的一种有方向、有范围、有结果、有条理的思维方式。发散思维一旦寻找到新的思维方向后，思维便由“发散”转为“聚敛”，
它是直觉思维与分析思维的统一，是发散思维的深化。 一、利用已做过的实验启动发散思维
以已做过的实验为基础，深入探讨它尚未被学生充分认识的一些盲区，不仅可以降低学习难度，促使学生顺势进入新的学习情境，还可以有效启动学生发散思维，使学生的思维充分活跃起来，正如美国物理学家布鲁纳所说“人们只有通过练习解决问题和努力发现，方能学会发现的探索方法”。
以“探究产生感应电流的条件”实验为例，在通过回忆初中阶段相关知识、观察发电机内部构造是学生获得一定的感性认识后，教师可以先提出问题“感应电流产生的条件是什么？”进而依次展开下列教学过程。 首先，引导学生提出猜想。
猜想一：导体和发电机线圈都是在磁场中运动时产生感应电流的，感应电流的产生应该和磁场B有关，这是源自于“磁生电”。
猜想二：感应电流的产生可能与线圈回路在磁场中的面积有关，因为观察到线圈在磁场中转动以及导体切割磁感线时，可以看到它与导线相连接而组成的回路面积发生了变化。 猜想三：感应电流的产生应该与导体切割磁感线有关，因为我们可以看到线圈在磁场中转动时有两条边在切割磁感线。 猜想四：感应电流的产生与导体回路是否闭合有关。 猜想五：由于“电生磁”，故应该可用“电磁铁”来代替永
久磁铁来探究“磁生电”。 ……
其次，探究实验的设计思路。
在上述猜想的基础上，教师进而组织学生进行相关的实验设计：
a.用哪些器材可以得到与你的猜想相关的量？ b.用什么方法和器材可以检测感应电流的存在、方向和大小？
c.需要设计哪些表格来记录你所需要记录的数据（现象）？ d.如何对实验数据（现象）进行分析讨论？ e.通过分析数据和现象，可以得出哪些实验结论？ 通过以上工作，学生“发散思维”被充分启动：首先，他们的认识在已有的知识基础上更加全面地向高层次发展了一大步；其次，通过他们的自主分析讨论，初步设计了这个探究实验的基本程序，并随之初步选择了实验器材，为进一步的实验探究打下了基础；第三，他们通过分析、比较、讨论、归纳，体验了会对其终身有益的思维方法，这种充分利用实验课上的学习所得、多角度的发散思维的方法，最终初步形成了一种科学探究的思维方法，学生的思维能力得到了发展。 二、运用聚敛思维，完成创新过程
运用发散思维进行猜想并初步设计了实验程序后，引导学生采用变量控制法，探究实验猜想的正确与否。
实验一：磁感应强度不发生变化，但闭合线圈的面积发生变化。
实验三：如图3所示，①通电线圈插入大线圈时，大线圈的面积不变，但磁场由弱变强；②通电线圈从大线圈中抽出时，大线圈的面积也不改变，但磁场由强变弱；③当迅速移动滑线变阻器的滑片，小线圈中的电流迅速变化，电流产生的磁场也随之而变化，而大线圈的面积不发生变化，但穿过线圈的磁场强度发生了变化。
继完成这些操作和分析后，发散思维形成的猜想逐一得到检验，而总是和发散思维相生相伴的聚敛思维则在实验探究的基础上及时进行“归纳”、“完成”――在上述几种实验中，有的磁感应强度没有发生变化，面积发生了变化；而有的线圈的面积没有变化，但穿过线圈的磁感应强度发生了变化。这些现象的共同点是穿过线圈的磁通量发生了变化。
由此得到结论：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就才有感应电流产生。
至此，学生在该探究实验中第一阶段的发散思维与聚敛思维的交互作用完成：通过“发散”，学生思维延伸到了更多的认知区域，而运用“聚敛”思维，则通过综合“发散”的结果，敏锐地抓住其中最有价值的线索――回路中的“磁通量”发生了变化，最后得到了“感应电流产生的条件”正确的创新答案。 三、发散思维与聚敛思维交互作用激发联想，进一步延伸认
知区域、提升思维品质
学生在发散思维和聚敛思维的作用下，已经获得了“感应电流产生的条件”的比较全面的、新的认识，此时学生思维活跃、兴趣盎然，教师可顺势而上，及时引导学生通过联想思考下列问题，进一步把学生的思维活动引向深入。
问题一：从以上实验中可以看到，导体（或磁铁）运动方向不一样，电流表的指针偏转方向也不一样，这是不是意味着在这几者之间存在着我们目前还不知道的什么规律？
问题二：导体（或磁铁）的运动速度v不一样，电流表的偏转角度也不一样（也就是产生的感应电流的大小I不一样），这说明I和v之间应该存在着一定的数量关系，你猜想这种关系应该是什么样子的？
问题三：电路中有感应电流的产生，是因为电路中出现了感应电动势，你能猜想出产生感应电动势的非静电力的由来吗？ 学生对上述问题进行深入思考、探究，会使自己的思维触及更高的认知层面，为以后学习楞次定律、法拉第电磁感应定律和麦克斯韦电磁理论埋下伏笔，也让学生（尤其是部分基础较好的学生）更深刻地认识到电磁感应现象的物理实质，从宏观的“磁通量”变化深入到了微观的洛伦兹力和涡旋电场对电荷的作用力，客观规律的内在的一致性和完整性在这里得到了完美的体现，“发散思维”与“聚敛思维”的作用也在这里发挥到了很高的层次。
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