如何培養(yǎng)學(xué)生的物理創(chuàng)新能力
2011年版《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》：義務(wù)教育物理課程作為科學(xué)教育的組成部分，是以提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程。此階段的物理課程不僅應(yīng)重視科學(xué)知識(shí)的傳授和技能的訓(xùn)練，而且應(yīng)注重對(duì)學(xué)生探究能力、創(chuàng)新意識(shí)等方面的培養(yǎng)。 學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)是信息化社會(huì)的需要，21世紀(jì)是以知識(shí)的創(chuàng)新和應(yīng)用為重要特征的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，國(guó)力的強(qiáng)弱越來(lái)越取決于勞動(dòng)者的素質(zhì)。信息化社會(huì)里，知識(shí)與資料，人們可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以及其他途徑快捷的獲得，因此，陳述性知識(shí)的學(xué)習(xí)已經(jīng)不再那么重要。同時(shí)知識(shí)的全球化，使創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力成為影響整個(gè)民族狀況的基本因素。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，是人的個(gè)性發(fā)展價(jià)值的需求。也就是說(shuō)，創(chuàng)新與實(shí)踐，可以使人性得到充分的張揚(yáng)。創(chuàng)新與實(shí)踐的最終目的，是使學(xué)生的人格得到完善和塑造，使學(xué)生獲得生命的全部意義。新課程改革把改變學(xué)習(xí)方式作為核心任務(wù)和顯著特征，這是因?yàn)楦淖儗W(xué)習(xí)方式的根本意義，是為了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。
物理教學(xué)中的創(chuàng)新教育，主要是指對(duì)學(xué)生通過(guò)一定的教育、訓(xùn)練和學(xué)習(xí)指導(dǎo)，誘發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)機(jī)，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新才能，使之逐步具備創(chuàng)新型人才的基本素質(zhì)。
本文筆者僅從物理教學(xué)的角度并結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，談?wù)勗诔踔形锢斫虒W(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
一、尊重學(xué)生的個(gè)性并使學(xué)生的個(gè)性得到張揚(yáng)，個(gè)性是創(chuàng)新的前提
著名未來(lái)學(xué)家托夫勒指出：工業(yè)社會(huì)的特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化，而信息社會(huì)的特點(diǎn)是多樣化和個(gè)性化。從某種意義上說(shuō)，個(gè)性與創(chuàng)新總是相伴而生。學(xué)生個(gè)性得到張揚(yáng)的時(shí)候創(chuàng)新潛能才能開發(fā)出來(lái)。
例如在講授“測(cè)量定值電阻的阻值”教學(xué)過(guò)程中，可以發(fā)給每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材，以使學(xué)生通過(guò)看實(shí)驗(yàn)器材，得到啟發(fā)，自行設(shè)計(jì)方案，這樣對(duì)“一共有幾種不同的設(shè)計(jì)方案”這一結(jié)論的得出是有效的，但是，將會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，使得一部分學(xué)生失去空間想象的機(jī)會(huì)，更主要的是學(xué)生的設(shè)計(jì)缺乏自主性。為了讓處于不同思維水平的學(xué)生都能參與到設(shè)計(jì)方案的活動(dòng)中來(lái)，為了讓學(xué)生能從自己的實(shí)際出發(fā)，用自己的思維方式自由的進(jìn)行設(shè)計(jì)，老師對(duì)學(xué)生說(shuō)：“在你們的桌上放著一些實(shí)驗(yàn)器材，你可以利用這些清楚進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以不用”這樣就給學(xué)生自由選擇的機(jī)會(huì)，能讓學(xué)生自主探索。事實(shí) 1
上，學(xué)生的活動(dòng)是多樣的：有的借助實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行設(shè)計(jì)；有的根據(jù)教材的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；有的根據(jù)以前做過(guò)的一道練習(xí)題進(jìn)行設(shè)計(jì)；有的根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。學(xué)生的活動(dòng)是自主開放的，自主開放的活動(dòng)是鮮活生動(dòng)、富有個(gè)性和創(chuàng)造性的，學(xué)生的創(chuàng)造潛能在這樣的活動(dòng)中得到發(fā)揮和發(fā)展。因此自主的表現(xiàn)是個(gè)性張揚(yáng)，個(gè)性張揚(yáng)就為創(chuàng)新創(chuàng)造了契機(jī)。
二、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。
正如人的興趣從問(wèn)題情境中產(chǎn)生一樣，人的思維也是從問(wèn)題開始。偉大的教育家孔子說(shuō)：“疑是師之始，學(xué)之端�！苯處熢趯�(shí)際教學(xué)過(guò)程中，要巧設(shè)問(wèn)題，使學(xué)生產(chǎn)生“問(wèn)題意識(shí)”，并在“問(wèn)題”的引導(dǎo)下，打開思維的大門，進(jìn)行積極的思維探索，以求得問(wèn)題的解決。正如魯兵斯坦所認(rèn)為的：“思維通常是由問(wèn)題情境產(chǎn)生的，并以解決問(wèn)題為目的的�！憋@然，教師在教學(xué)中不斷創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題情境”，是啟發(fā)學(xué)生積極思維的重要手段。
例如在講“熱值”時(shí)，如何比較不同燃料的放熱本領(lǐng)是個(gè)難點(diǎn)。我先讓學(xué)生討論自古到今一般家庭加熱一壺水分別用了哪些燃料，學(xué)生討論的很熱烈，并爭(zhēng)先恐后的搶著回答。接著我讓學(xué)生思考為何家庭用燃料會(huì)發(fā)生這些變化，并提示那些未拆遷住宅基房的同學(xué)，回憶家中用稻草加熱飯菜和用液化氣加熱飯菜時(shí)的用量（消耗的質(zhì)量）是否相同。學(xué)生自然而然地就想到相同質(zhì)量的不同燃料燃燒時(shí)放出的熱量不同，于是再引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證在這樣的問(wèn)題情境中，學(xué)生能與教師、同學(xué)進(jìn)行相互交流、探索，并很快的投入到學(xué)習(xí)中，在老師的引導(dǎo)下，他們參與討論、猜想、表達(dá)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)的興趣非常高，學(xué)習(xí)的積極性也非常高。
三、生動(dòng)的物理實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力
初中物理教學(xué)中，許多概念和規(guī)律都需要在實(shí)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上建立，觀察與實(shí)驗(yàn)本身也是物理學(xué)最為重要的研究方法。而物理實(shí)驗(yàn)時(shí)教師在物理教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)物及模型觀察、現(xiàn)代教學(xué)媒體表演等直觀教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺(jué)、聽覺(jué)，形成表象及聯(lián)系，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、思維和操作的教學(xué)行為，是促進(jìn)學(xué)生形成概念和規(guī)律、掌握物理學(xué)研究方法的重要手段，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要途徑。
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例如在講授“牛頓第一定律”時(shí)，由于學(xué)生推理能力不強(qiáng)，這給他們形成物理規(guī)律帶來(lái)困難，而精心設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維。教師可以讓學(xué)生先觀察下面的實(shí)驗(yàn)：讓小車從斜面的同一高度自由釋放，運(yùn)動(dòng)到表面粗糙程度不同的平面，觀察小車運(yùn)動(dòng)的距離。學(xué)生觀察到越光滑的表面小車運(yùn)動(dòng)的越遠(yuǎn)。此時(shí)教師可及時(shí)提問(wèn)：小車為什么會(huì)停下來(lái)？為什么停下來(lái)的距離又有所不同呢？經(jīng)過(guò)前面的學(xué)習(xí)學(xué)生已經(jīng)了解到這是摩擦力的緣故這時(shí)教師進(jìn)一步提問(wèn)：假如小車運(yùn)動(dòng)到一個(gè)表面絕對(duì)光滑即沒(méi)有摩擦力的表面上運(yùn)動(dòng)情況會(huì)怎樣呢？經(jīng)過(guò)充分的考慮和熱烈的討論，學(xué)生認(rèn)識(shí)到小車之所以停下來(lái)是因?yàn)槟Σ亮Φ木壒�，如果沒(méi)有摩擦力，小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就不會(huì)改變，它就會(huì)以初始速度一直運(yùn)動(dòng)下去，此時(shí)再給出牛頓第一定律，學(xué)生的理解就會(huì)深刻許多。接著教師再舉些生活中的事例來(lái)證明物體慣性的存在。學(xué)生經(jīng)過(guò)積極思維，驚喜地發(fā)現(xiàn)，這些平時(shí)司空見慣的現(xiàn)象竟然包含著奇妙的物理現(xiàn)象，這不僅極大地強(qiáng)化了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，而且為今后進(jìn)一步的創(chuàng)新思維活動(dòng)打下了良好的基礎(chǔ)。
四、合作與探究有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力
由于班級(jí)學(xué)生之間存在這各種差異，由于學(xué)習(xí)內(nèi)容是開放的，由于學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)是獨(dú)立自主的，因此，面對(duì)同樣的問(wèn)題學(xué)生中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的思維方式，產(chǎn)生各種不同的結(jié)果，有些甚至是出乎意料的。教師讓學(xué)生在獨(dú)立自主基礎(chǔ)上進(jìn)行合作，能為學(xué)生提供更多參與交流討論的機(jī)會(huì)，能滿足學(xué)生充分展示自我的心理需要。同時(shí)，通過(guò)生生 2
互動(dòng)，使學(xué)生看到問(wèn)題的不同側(cè)面，對(duì)自己和他人的觀點(diǎn)進(jìn)行反思和批判，從而構(gòu)建起更深層次的理解。
例如“光的折射”教學(xué)中：教師先讓學(xué)生說(shuō)一說(shuō)“海市蜃樓”的情況，再讓學(xué)生親眼目睹一下“海市蜃樓”的奇觀嗎：放映山東電視臺(tái)拍攝的電影《海市蜃樓》片斷。看完老師讓學(xué)生通過(guò)聽和看，提出疑問(wèn)和想法，學(xué)生很自然的會(huì)問(wèn)到“海市蜃樓”產(chǎn)生的原因，于是老師做演示實(shí)驗(yàn)：把筷子斜插入水中。通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生猜想，光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)的現(xiàn)象，能不能與光在同一種介質(zhì)中的現(xiàn)象一樣？學(xué)生猜想光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)傳播方向可能要改變，然后用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想是否正確。這部分可由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并分組完成。教師由實(shí)驗(yàn)引出課題“光的折射”。
老師與學(xué)生一起回顧“光的反射”規(guī)律及光反射時(shí)光路可逆，然后由學(xué)生猜想“光的折射”的規(guī)律，并用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。全體學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，老師巡視觀察，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的疑問(wèn)；學(xué)生邊實(shí)驗(yàn)，邊把探索的結(jié)論記錄下來(lái)，并畫出有關(guān)光路。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生總結(jié)“光的折射”規(guī)律
在上課例中教師從自然現(xiàn)象“海市蜃樓”中發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問(wèn)題，進(jìn)而猜想光由一種透明介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，光的傳播方向可能偏折，用在水中斜插的筷子這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證猜想�？偨Y(jié)光的折射定律時(shí)，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)、小組內(nèi)交流、小組間交流、討論，學(xué)生的思維發(fā)生碰撞，產(chǎn)生創(chuàng)造的火花。如果學(xué)生接觸到的只是一些看似確定無(wú)疑的、不存在任何對(duì)立與沖突的“客觀真理”，學(xué)生在經(jīng)歷教學(xué)過(guò)程后，只是熟悉了一些現(xiàn)成的結(jié)論并形成對(duì)這些結(jié)論確信無(wú)疑的心向，那么這種教學(xué)的功能就沒(méi)有達(dá)到個(gè)性的發(fā)展和解放的要求。讓學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)，就是要讓學(xué)生不僅掌握知識(shí)，而且去思考知識(shí)、評(píng)判知識(shí)、創(chuàng)新知識(shí)。學(xué)生經(jīng)過(guò)自己的探究，發(fā)現(xiàn)了規(guī)律，創(chuàng)造性地解決了問(wèn)題，不僅智慧能力得到發(fā)展，而且獲得了深層次的情感體驗(yàn)。在探究過(guò)程中，教師的教“似乎并不顯得很突出”，更多的是引導(dǎo)學(xué)生去深入思考，自己動(dòng)手去實(shí)踐；學(xué)生的深入思考和動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中真正的掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，尋找解決問(wèn)題的方法。在深入思考及動(dòng)手操作的過(guò)程中，就會(huì)有所理解、有所發(fā)現(xiàn)，所以探究有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新個(gè)性和創(chuàng)新能力。
２１世紀(jì)需要的是具有強(qiáng)烈創(chuàng)新意識(shí)和高度創(chuàng)新能力的人才。公民是否具有創(chuàng)新素質(zhì)，不僅關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的生存與持續(xù)發(fā)展，而且對(duì)其在國(guó)際上的地位起著決定作用。江-澤-民同志指出：“創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力�！笨梢娕囵B(yǎng)創(chuàng)新性人才已上升到推動(dòng)科技進(jìn)步，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高度。作為物理教師應(yīng)從國(guó)家、民族根本利益出發(fā)，不斷更新觀念，創(chuàng)新實(shí)踐，努力培養(yǎng)出更多的能夠適應(yīng)新世紀(jì)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才、
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