物理教學中師生互動與創新能力的培養

物理教學中師生互動與創新能力的培養

一、明確物理學學科體系，樹立正確的創新教育觀
創造力是指能夠創造出具有社會價值的新理論和新事物的各種心理特點的總和，是指能夠獨創性解決問題的能力。創造的標準具有狹義和廣義之分：我們將第一次產生的、前所未有的、具有社會意義的產物和活動，稱為狹義的創造，例如科學上的發現和發明、藝術作品創作等，狹義的創造性思維是少數人才才有的；而那些對本人來說是新穎的、前所未有的產物，就可稱為廣義的創造。從這個意義上來理解，對于正在成長中的中學生來說，他們在學習、生活和解決問題的過程中，有時也具有一定的創造能力和創造性。我們在教學上所提出的創新教育所說的正是這種廣義上的創新。
創造力的形成與發展同諸多因素有關，但創造力與知識的關系最為密切，不存在超越知識的創造力。創新教育不能與知識傳授分離開來，創新意識、創新精神、創新能力的培養離不開一定的知識基礎，學生的學習能力、創新能力必須以科學知識為載體，運用科學方法而實現的，如果離開了基礎知識來談創新，是沒有意義的。創新教育的關鍵是傳授什么樣的知識和怎樣傳授知識，學生又如何學習，才能有效地培養學生的學習能力，進而達到“學會學習”，實現創新教育。但同時我們也一定要注意到創造力的發展與知識的產生并不是同步的，學習成績并不等于創造力。
由于創新不能與知識分離開來，所以我們要在物理教學當中去培養學生的創新能力，就必須仔細深入地去研究物理學科學科體系的本質。物理學作為自然科學中的一門基礎科學，它是研究構成自然界的物質的基本結構和運動規律，及其應用的科學。物理學學科體系主要包括三部分，一部分是知識體系，一部分是觀念體系，另一部分是科學方法體系。
物理理論是建立在實驗基礎上，而實驗基礎于理論知識密切結合在一起，因此我們把理論知識和實驗基礎統稱為物理知識。物理觀念是物理世界在人腦中留下的概括的形象，是人們對物理世界的根本認識，物理學科的發展，最集中反映在物理觀念的變更上。例如經典力學建立的基本觀念是機械論的物質觀念和時空觀念；電磁場理論的基本觀念是場的概念；相對論則提出了依賴于物質和運動的空間和時間，相互聯系的質量和能量，任何參照系對于物理定律的描述都是有效的等基本觀念。中學階段要建立的物理觀念主要包括物質觀、運動觀和守恒觀三個方面。科學方法是指正確反映研究對象的客觀規律的主要手段，是人們研究活動得以順利完成的程序、方式和規則，學會科學方法是提高創新能力的必要條件。
物理科學的內容是由物理知識、觀念和方法以及實驗基礎構成的有機整體。那么在具體的物理教學當中，我們應該如何結合物理學的這些特點，與其它學科有機地結合起來培養學生的創新能力？
二、激發學生的探究興趣，培養學生的創新意識
創新意識是指創新的愿望和動機，要激發創新意識就必須培養學生的學習和探究興趣。物理世界是一個充滿神奇的世界，大量的物理實驗能顯現各種奇妙的物理現象，并且物理與人們的生產生活緊密相連，非常切合實際，能夠使學生感到學有所用，另外，物理學史又是一塊兒能夠激發學生探究熱情的熱土，所有的這些都能夠激發學生學習物理的興趣。我們應該根據學生的特點和規律，激發學生的學習和探究興趣，這是物理教學實施創新教育的基本條件。
在教學中，興趣能夠促進學生去思考、去探究、去創新，它是發展思維，激發學生主動學習的催化劑，是調動學生學習積極性、自覺性和創新性的一種內在動力。物理學史的大量事實證明，強烈的創新意識來源于永不滿足的好奇心和對科學的熱愛。因此，我們在教學當中一定要充分利用實驗、物理學史等方法來刺激學生那種隱藏在內心深處的求知欲，激發他們的探究興趣，培養起他們的創新意識。
（1）做好物理實驗
實驗是物理教學的基礎，它具有生動形象的特點，有利于激發學生的好奇心和求知欲，實驗的一個重要特點是“動手操作，動眼觀察，動腦思考”。在物理實驗中，為了達到探索的目的，需要將觀察、思維和操作緊密結合起來，它可以滿足學生操作的欲望，但又不是單調的機械動作，因此可以將學生的操作興趣轉化為探索的興趣，從而形成穩定的學習動機和認知興趣。又由于實驗本身的特點，它又成為中學物理教學培養學生開拓意識和創新能力的重要途徑。面對“3+綜合”實驗教學，我們除了本學科的實驗以外，我們還要注意跨學科實驗能力的培養，重視運用物理實驗的設計、思想和實驗手段來分析化學和生物學的現象。
（2）結合實際，與“熱點時事聯系”，試著解決其它學科的問題
物理是一門基礎自然科學，它的最大特點就是與實際生活聯系緊密，這也是它的最大生命力之所在。而在我們的傳統教學當中，我們往往忽視對知識在實際生活中的體現及其具體應用，不能把它與具體的事情聯系起來，只是去得到一些結論，去計算一些問題。為了激發學生的興趣，我們可以在平時的教學當中注意與實踐結合，與“熱點的時事”相聯系去解決一些實際的問題。我們可以出一些與實際緊密聯系的問題，比如：1999年6月20日，山西青年朱朝輝駕駛摩托車飛越黃河壺口瀑布，從而成為世界上駕駛摩托車飛越黃河第一人。假設摩托車在高出對岸落地點h的平臺上起飛，河寬為d，則摩托車起飛時的最小速度應為    ？這樣便用物理課上學的平拋知識來解決實際生活問題。另外我們還可以設計一些與其他學科相聯系的問題，例如：2000年8月12日，俄羅斯北方艦隊所屬的“庫爾斯克”號潛艇在巴倫支海參加艦隊演習時失事。8月21日，由挪威和英國救生人員參加的救援工作宣告失敗，“庫爾斯克”號成員全部遇難。那么在潛艇長時間潛于水中時艙內乘員所需氧氣是否充足呢？通常潛艇上使用氧氣再生藥板，氧氣瓶和電解制氧等裝置，以保證充足的氧氣供應。（1）氧氣再生藥板，是一片涂有      的薄板，它能吸收二氧化碳，放出氧氣。（2）氧氣供氧時，假如乘員一共有25人，每個人每分鐘需要氧氣1.5L，氧氣瓶中壓強為5×106Pa,體積為90L，則可供全體艇員呼吸     小時？這樣通過一道例題便將時事以及不同學科聯系起來，激發了學生的學習興趣，同時也培養了學生的創新能力。
三、發揮學生的主體作用，培養學生的創新精神
傳統的課堂教學大都是“教師講、學生聽、教師寫、學生記”的形式，課堂氣氛沉悶，學生缺少主動權，更談不上發展學生的創造性思維了。所以教師要落實如何從“教”的角度去喚起學生的“學”的興趣，以學生活動為主線，充分體現學生的主體作用，讓每個學生參與教學全過程，在參與的過程中，培養學生的創新精神。
1、 使用探究式教學
傳統的教學以“板書”加“講授”為主體模式，教師牽著學生鼻子走，致使學生養成“等、要、靠”的不良學習習慣，抑制了學生多種能力的發展。而探究式教學則主要以學生為主體，教師只是設計出如何導學，如何讓學生自己看書解決問題，同時老師如何加以適當的引導。
一般教師先做好課前導學準備，讓學生預習，在引入新課的時候，教師要運用生動有趣的方式導入新課，激發學生的興趣和求知欲，為指導學生進行探究式學習營造良好的心理氛圍。先讓學生對照課前導學，結合新課內容梳理知識，并且與同學討論，同時老師在教室內巡視，及時指導學生并與學生討論，發現學生的共性問題與個性問題，并且回答學生所提出的“稀奇古怪”的問題，應充分肯定他們獨到的見解，保護學生的創造意識，為培養學生的創造能力服務。對于學生所提出來的問題以及學生所出現的問題應拿出來讓學生集體討論、答辯，教師要注意組織好學生活動，充分尊重學生的見解，體現學生的主體地位，為學生發揮自己的想象力提供足夠的空間，同時教師也應在方法上加以指導，將學生沒有提出的問題提出來，讓學生討論，以保證教學內容的完整性。最后，教師應在學生討論的基礎上，加以總結和概括，并且迅速組織學生進行訓練，在訓練時仍然要注意鼓勵學生獨立思考，深入探究，與學生討論解決不了的問題，這時老師就更要注意對學生進行技巧點撥，注重學生的總結和提高。使學生在討論中積極思考，發掘潛力，使自己的行為具有創造性。
2、 指導學生設計“設計性實驗”
“手腦結合，是創新教德育開始”，“手腦雙全，是創新教育的目的”，腦和手是必須緊密聯系的，其聯系的程度將直接影響創新能力的水平，而我們的實驗本身就是促進手腦聯系的橋梁。實踐證明，指導學生進行設計性實驗的訓練是促進學生手腦緊密聯系的一項有效措施。設計性實驗力求使學生感到有探索價值和設計必要，能引起學生興趣，能培養學生動手動腦的能力。另外，實驗設計應注意聯系教學實際，努力從學生及實驗的具體情況出發，通過啟發引導、點撥指導，達到控制實驗難度，降低思維臺階，逐步提高設計水平，進而達到培養學生創新思維能力的目的。
例如，在研究單擺振動規律的教學中，為了幫助學生進行實驗設計，首先應當向學生介紹在多種因素可能影響單擺周期的情況下，為了判斷周期與某一因素的具體關系，較為簡便的方法是“控制變量法”，并加以“同時比較”。即在控制其它變量不變的情況下，將某一物理量量值不同的兩個單擺放在一起擺動，比較振動快慢，從而得到周期與擺球質量以及振幅無關，這樣研究的重點就轉移到判斷周期與擺長的關系上來。至于對有一定難度的周期與重力加速度的關系，我們可以通過虛擬變量引導學生思考：如果g增大，T將如何變化？由于導致單擺振動的回復力來源于重力，若g變大，則回復力變大，故單擺振動加快，即周期T變小。
3、 拓寬學生視野，激活學生學習主動性
如何拓寬學生視野，激活學生學習主動性？我們可以嘗試一下給學生一個話題，讓學生自己看書、找資料、上網去查信息、甚至寫論文，都不失為好的方法。
現代社會是“信息化”的時代，一個人對信息能否掌握直接影響到這個人能否發展，也直接影響到一個人能否創新，能否成功。在物理教學中，不僅僅是直接灌輸給學生某些知識，而是給學生一個話題，調動他們自己去看書、查資料、甚至寫論文，這樣可以逐步培養他們處理信息的能力，從而使學生學會從一大堆信息中找到自己所需要的資料，開闊思路，利于創新。
比如，我們學校一位老師在講《人造地球衛星  宇宙速度》這一節的時候，她首先在前一周就給學生布置下一個任務，讓學生去查找一些關于人造地球衛星的知識，并把它們歸類。任務布置下以后，同學們教積極的去查找資料，有的去國家圖書館，有的求助于網絡，總之想盡了一切辦法，結果課上討論時，同學們積極發言，課堂氣氛十分活躍，甚至有些知識連老師都不知道，這樣既使學生鍛煉了自己的能力，又學到了一些知識，還引發了他們的興趣，可謂一舉多得。
4、 鼓勵并教會學生敢于質疑，善于質疑
亞里士多德說“思維自疑問和驚疑開始”，判斷學生學得如何，學得是否積極主動，不僅要看學生回答了多少問題，還要看學生提出了多少問題及問題的價值。如果學生僅停留在回答老師提出的問題上，還不會質疑和問難，說明學生還不會思考，它的理解還只停留在知識的表層上，學生自己發現問題、解決問題更有利于培養學生的思維能力。
物理教學中的質疑，主要是從觀察到的物理現象、從實驗中得到的數據、從實驗的理論解釋、從理論的邏輯推理等方面提出問題，或從那些似乎沒有問題的地方提出高質量的問題，使之同中見異、異中見同、平中見奇。我們在教學中要適時地結合教材向學生介紹古今中外著名學者多思多問，自問自答，刻苦努力創造發明的故事。例如伽利略通過敏銳的觀察和思索，推翻了亞里士多德的“物體越重，下落的越快”的錯誤觀點，從而揭示了自由落體運動的規律。同時，我們在教學中還要教給學生怎樣質疑，作為教師必須在教學中從學生已有的認知結構和思維水平出發，采用適當例子作引子，讓學生帶著問題學，隨著問題的深入學習。因此，在平時的教學中注意“鼓勵”學生質疑，指導學生善于質疑就尤為重要了。
總之，科學創見始于提問，沒有提問是不會有所創新的。為此，教師在教學中要有意識地激發學生質疑，培養學生良好的質疑習慣，以利于開發學生的潛能，從而培養他們創造性思維的能力。
四、滲透物理科學方法，培養學生科學創新
中學物理教學大綱中明確規定“要重視科學態度和科學方法的教育”。所謂物理科學方法，就是指在物理學發展的過程中，物理學家研究處理問題的思想方法和手段。常用的方法有：觀察與實驗方法、歸納與演繹方法、科學抽象與理想化方法、比較與類比方法、分析和綜合方法、數學方法及科學假說的方法，這些方法大多隱含在物理知識當中，例如牛頓第一定律就是理想化方法，原子物理學中經常使用的就是科學假說的方法。
知識是寶貴的，但知識只有通過具體的方法加以應用才能體現出知識的價值，所以那些得到知識的方法就顯得比知識本身更為重要，只有將方法掌握了，將來才可能利用這些方法去科學的創新。我們的學生將來不一定都成為物理學家，他們在學校所學的知識也不一定在實際工作中都能直接應用，并且隨著時間的推移，在學校學的“完整知識體系”也會變得支離破碎。為此從長遠觀點看，掌握得來知識的科學方法比知識本身更為重要。
進行科學方法教育，不能脫離物理知識的教學，我們要寓科學方法教育于物理教學之中，挖掘教材中的科學方法論的素材，以物理知識為背景進行科學方法教育。科學方法教育的具體內容，往往是以隱性的方式出現在教材中的，所以科學方法必須與物理知識教學相結合，以知識傳授作為方法教育的載體，讓學生在學習知識的過程中潛移默化地受到科學方法的熏陶。
參考文獻
1． 劉軍、吳永熙　《論物理教學中的科學方法教育》　網絡下載
2． 凌瑞初　《培養學生主動學習的精神，提高學生主動探索的能力》　
3． 物理教師　岳燕寧  《重視知識的產生和發展過程的教育 培養學生的科學精神和創新思維》 物理教師   董加選  《高中物理教學中實施創新教育的策略》  網絡下載
4． 顧香娟  《試論自然科學課程與創新教育》  物理教師陳行  《關于中學物理教學改革的幾點思考》  網絡下載
5． 蘇明義  《如何運用學史進行科學方法教育》 論文出處(作者):陳勝民

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