培養(yǎng)學(xué)生能力是教學(xué)的永恒

曹寶龍

物理學(xué)是以自然界的物理現(xiàn)象為研究對象的一門學(xué)科。從學(xué)科的本質(zhì)來說，它蘊(yùn)藏著豐富的科學(xué)方法，而這些方法是我們認(rèn)識世界所必需的。中學(xué)物理教學(xué)的主要任務(wù)是什么呢？中學(xué)物理教學(xué)的主要任務(wù)是讓學(xué)生學(xué)會研究物理現(xiàn)象的方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實驗?zāi)芰胺治鰡栴}和解決問題的能力。新一輪課程改革的主要思想之一是加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程的探究性，加強(qiáng)學(xué)生實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)?？紤]物理學(xué)科本身的特點、新課程的改革思路和中學(xué)生的心理發(fā)展特點，我認(rèn)為中學(xué)物理教學(xué)中學(xué)生的思維能力、知識應(yīng)用能力（實踐能力）和創(chuàng)造能力是能力培養(yǎng)的關(guān)鍵。

“思維是智力與能力的核心。因此，思維能力的培養(yǎng)始終是我們教學(xué)工作的重中之重。實踐能力是個體與環(huán)境相互作用中表現(xiàn)出來的個體對環(huán)境的調(diào)適能力。教學(xué)的整個活動過程都要體現(xiàn)對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。創(chuàng)造是人類智力的高級形態(tài)，它是根據(jù)一定的目的，運用已知的信息，在新異情況或困難面前采取對策，獨特地、新穎地且有價值地解決問題的過程中表現(xiàn)出來的智力品質(zhì)?！保殖绲隆秾W(xué)習(xí)與發(fā)展》，北京師范大學(xué)出版社1999年11月第1版）學(xué)生的思維能力、實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力構(gòu)成能力的一個整體。三個維度之間是緊密地聯(lián)系在一起的，相互影響，相互作用。而且，從思維能力到實踐能力和創(chuàng)造能力存在一定的梯度關(guān)系或遞進(jìn)關(guān)系。

物理學(xué)習(xí)或物理教學(xué)中，重要的是不能把物理學(xué)看成是只告知一些物理現(xiàn)象，告知一些現(xiàn)成的物理規(guī)律以及讓學(xué)生解一些物理習(xí)題。只有讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中真正地體會物理學(xué)的魅力，體會物理學(xué)研究中所創(chuàng)造出來的美的方法、美的理論以及理論與現(xiàn)實之間的和諧之美，才能使學(xué)生喜愛物理，讓學(xué)生激發(fā)出自主學(xué)習(xí)的熱情，從而促進(jìn)學(xué)生能力的提高。下面就我的教學(xué)實踐，談一下物理教學(xué)的一點體會。

培育思維之花

思維是世上最美的花朵，但在實際的教學(xué)中嗯維之花”卻開不出來或開得并不美，原因是我們的教學(xué)沒有從發(fā)展學(xué)生智能的角度去引發(fā)學(xué)生的思維。教育的最高境界是把教育看成一種提高生命價值的過程。好的方法指導(dǎo)下的思維活動絕不是“若思冥想”的感覺，而是一種美的享受過程。在物理學(xué)科教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力的主要方法是：以學(xué)科知識的學(xué)習(xí)為基本的思維培養(yǎng)的素材，突出思維的過程性，以教師優(yōu)秀的教學(xué)藝術(shù)和學(xué)科方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)動力，根據(jù)材料的特性和訓(xùn)練功能，突出訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)。思維的最基本的特性是概括。遷移、類比和知識應(yīng)用都是以概括為基礎(chǔ)的。因此，培養(yǎng)思維能力幾乎貫穿在整個課堂教學(xué)中。

中學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的真正意義是體驗科學(xué)研究的方法。多數(shù)學(xué)生以后從事的工作不可能是搞物理專業(yè)或與物理有極大的相關(guān)性，而他們學(xué)習(xí)物理有什么好處呢？我們認(rèn)為科學(xué)方法對人的一生是最有用的東西，如果說20年后不從事物理專業(yè)的學(xué)生也許已把老師教的物理知識基本忘記了，但能夠留下來的只能是由科學(xué)方法轉(zhuǎn)化而來的能力，而這樣的能力是終身受益的。同樣，有了好的方法，學(xué)生才會對物理有濃厚的興趣。中學(xué)物理教學(xué)中的每一個知識點的探究過程都可讓學(xué)生掌握一些科學(xué)研究的方法，體會物理學(xué)的美感，讓學(xué)生喜歡物理學(xué)。例如，電場強(qiáng)度E=F/q這一知識點根抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)時總是很難適應(yīng)書本上的引入方法，理解起來很費勁。原因是沒有從科學(xué)研究的方法的高度去突破這一思維障礙，在教學(xué)中我采用了以下方法加以解決，學(xué)生便興趣盎然。

師：大家都知道風(fēng)是有強(qiáng)弱的，那么如何來規(guī)定和測量風(fēng)的強(qiáng)度呢？（假如我們現(xiàn)在還沒有規(guī)定風(fēng)力強(qiáng)度，我們?nèi)嗤瑢W(xué)組成一個科研小組來定義一個測定風(fēng)力強(qiáng)度的方法。）

生：……（覺得這個問題很有吸引力，但感到無從下手。）

師：（啟發(fā)）我們是如何感覺風(fēng)的強(qiáng)度的呢？風(fēng)力強(qiáng)的時候會發(fā)生什么情況？

生：風(fēng)力強(qiáng)的時候會把東西吹掉或吹倒，強(qiáng)臺風(fēng)會吹倒房屋等設(shè)施。

師：從物理學(xué)的角度你是如何理解風(fēng)“吹”某一物體的呢？

生;嚷！是風(fēng)對物體施加了一

師：對了！風(fēng)對物體會施加一個力，這是風(fēng)的一個重要特性，也是我們研究風(fēng)力強(qiáng)度的重要突破口?，F(xiàn)在你們有辦法定義風(fēng)力強(qiáng)度了嗎？

生;風(fēng)力強(qiáng)度越大，對物體施加的力越大。

師;對啊！但有一個問題你們考慮了嗎？同樣風(fēng)力較大的時候，為什么把雨傘撐開以后容易吹掉呢？

生：噢！原來風(fēng)力的大小不僅與強(qiáng)度有關(guān)，而且與受風(fēng)的面積有關(guān)。

師：現(xiàn)在你能告訴我定義風(fēng)力強(qiáng)度的方法了嗎？

生：可用I=F/S來定義。其中I表示風(fēng)力強(qiáng)度，F(xiàn)是與風(fēng)向垂直的面積S上受到的力。

師：對，這其實是一種公平測量和比較的方法。下面我們來研究第二項類似的任務(wù);如何測定電場中某一點的電場強(qiáng)度。（提示：電場對放入電場中的電荷有力的作用。）

接下來的工作學(xué)生很快完成了，而且學(xué)生體會到，其實兩個問題的研究方法是完全一樣的。學(xué)生感到，用這種方法來理解和研究電場，好像能看見電場一樣了。學(xué)生不僅很快地學(xué)到了物理知識，而且體會到科學(xué)研究的樂趣，這是學(xué)生終身受益的。其實，用比值來定義物理量的方法在中學(xué)物理中出現(xiàn)的次數(shù)很多，教師在教學(xué)過程中的主要任務(wù)是讓學(xué)生理解測量物理量的基本思想和基本方法，這也是很多物理量定義的基本方法，用這樣的思維方法來解決問題能使學(xué)生有美的享受。

培植實踐應(yīng)用之根

如果把思維比做“花朵”的話，那么實踐過程是一種知識“扎根”的過程。只有牢牢扎下實踐這一根基，才能不斷開出思維之花。從認(rèn)識論的角度來看，從實踐到理論的探索過程知識的發(fā)生過程）只完成了認(rèn)識世界的第一次飛躍，而從理論回到實踐（運用知識解決實際問題）是認(rèn)識的第二次飛躍。學(xué)習(xí)的知識只有在完成一個認(rèn)識的全過程以后才能體現(xiàn)其價值。知識對實際問題的應(yīng)用也是我們當(dāng)前教學(xué)工作的一個薄弱環(huán)節(jié)。

培養(yǎng)學(xué)生實踐應(yīng)用能力的途徑有兩條;一是加強(qiáng)知識發(fā)生過程的教學(xué)，二是加強(qiáng)知識的應(yīng)用訓(xùn)練。教育的根本目的是培養(yǎng)學(xué)生的能力。能力怎么體現(xiàn)？能力體現(xiàn)在學(xué)生能夠主動地獲取知識，自覺地運用知識來解決實際問題。學(xué)生不會把學(xué)到的知識運用到實際問題中去的一個原因是，學(xué)生腦子中掌握的知識是沒有根基的。學(xué)生不知道知識是在什么樣的實際背景中產(chǎn)生的，當(dāng)然面對這個知識所對應(yīng)的實際背景也就束手無策了，不會用已掌握的“武器”去解決問題。因此，從實際背景中獲取知識的過程本身就是實踐能力的提高過程。另外，讓學(xué)生過多地解抽象的物理習(xí)題，會使他們曲解物理學(xué)的真正意義，曲解科學(xué)的意義，產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。因此，物理習(xí)題要盡可能地來自于實際問題，培養(yǎng)學(xué)生對實際問題的探究能力。例如，我根據(jù)初中新教材科學(xué)》安排了這樣一個實際問題：

根據(jù)國際電工委員會的報告，50赫茲（我國市電的頻率）交流電情況下觀察到人的感覺如下：

已知人體的電阻一般在1000歐～2000歐，估算人體接觸的安全電壓。

從知識點的應(yīng)用上來說，這個問題似乎難度不太，只要運用歐姆定律U=IR就可解決問題。其實這個問題需要學(xué)生有從實際測量結(jié)果中獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)（信息）的能力。背景材料告訴你的電流值那么多，你采用哪個值呢？如果知道采用“生死邊界”的電流值，是取上限值還是下限值呢？同樣地，電阻的取值也要考慮。像這樣的問題，關(guān)鍵是要培養(yǎng)學(xué)生對實際情境（問題）的判斷（解決）能力。

學(xué)生對實際問題的敏感性也能體現(xiàn)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。例如在力學(xué)教學(xué)中，我讓學(xué)生談一下，為什么交通事故出在彎道處最多？超速為什么非常危險？事實上，學(xué)生學(xué)過的知識與具體問題聯(lián)系起來并不順利。多數(shù)學(xué)生對這類問題沒有認(rèn)真思考過。在超速的危險性的論述上，學(xué)生總是停留在一般性的說明：超速不容易剎車等。很少有學(xué)生能根據(jù)動能定理論述剎車距離與速度的平方成正比這一結(jié)論，也很少有學(xué)生能用數(shù)據(jù)說明同樣的汽車在制動力不變的情況下，以100千米/小時行駛的汽車的緊急剎車距離是50千米/小時的4倍。

開發(fā)創(chuàng)造之魂

根據(jù)創(chuàng)造力本身從萌發(fā)到形成的動態(tài)過程，可以將創(chuàng)造力劃分為類創(chuàng)造力（前創(chuàng)造力）、潛創(chuàng)造力、真創(chuàng)造力三種層次?！保ㄉ廴鹫洹督逃睦韺W(xué)》，上海教育出版社1997年6月第1版第133頁）類創(chuàng)造力是創(chuàng)造力的雛彤，不能產(chǎn)生創(chuàng)造性結(jié)果，如幻想、憧憬等，常被視作創(chuàng)造力的準(zhǔn)備層次。潛創(chuàng)造力產(chǎn)生一種對本人來說是新穎、獨特的，但己為人類發(fā)現(xiàn)或發(fā)明過的成果。兒童、中小學(xué)生的創(chuàng)造力主要體現(xiàn)在這兩個層次上。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力實際上是培養(yǎng)學(xué)生的類創(chuàng)造力、潛創(chuàng)造力。

創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)是創(chuàng)造力培養(yǎng)的核心。我在主持省級課題時，對學(xué)生進(jìn)行了創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。在高中物理教學(xué)中實施培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的理論構(gòu)想可用下圖簡單表達(dá)。

創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的訓(xùn)練方法可歸結(jié)為;①發(fā)散思維能力訓(xùn)練;②遷移思維能力訓(xùn)練;③逆向思維能力訓(xùn)練;④重新組合能力訓(xùn)練。而實施這些訓(xùn)練途徑的保障是：①探索性課堂教學(xué)模式;②創(chuàng)造型課堂教學(xué)的氛圍。

訓(xùn)練發(fā)散思維方法有：①圍繞一個待解決的物理問題，盡可能地讓學(xué)生設(shè)想多種方法來解決——一題多解;②從一個問題出發(fā)讓學(xué)生進(jìn)行討論與思考：這個問題還可以變化嗎？與這個問題相類似的問題有哪些——一題多變。例如，解決一個力學(xué)問題可以這樣提示：①運動學(xué)的方法可解決這個問題嗎？有幾種方法？②動力學(xué)的方法可解決嗎？有幾種方法？③動量觀點可解決嗎？有幾種方法？④功能觀點能解決嗎？有幾種解法？等等。所以，學(xué)生對一個問題的思考可以是多角度的。

思維的遷移性訓(xùn)練有概念教學(xué)中的遷移和規(guī)律教學(xué)中的遷移。以概念教學(xué)的遷移能力培養(yǎng)為例，概念的獲得可由下圖表示：

新概念的獲得一般是對大量的同類物理現(xiàn)象概括、抽象出共同屬性或本質(zhì)屬性。但也可以從另外三種渠道獲得：①從相似概念中通過水平遷移獲得。例如，學(xué)習(xí)了圓周運動的周期概念后，可遷移到振動、波動、交流電、磁場、原子模型、物理光學(xué)等各種物理問題的周期概念的學(xué)習(xí)中。學(xué)習(xí)了萬有引力的概念后可遷移到庫侖力的概念，學(xué)習(xí)了電場概念后可遷移到磁場概念。②從異位概念中通過垂直遷移而獲得。存在包容關(guān)系的兩個概念稱為異位概念。如力和重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力、接力之間存在包容關(guān)系。其中，“力”是另外幾個具體的力的上位概念，另外幾個具體的力是“力”的下位概念。在學(xué)習(xí)了力的概念后，學(xué)生明確了力是物體對物體的作用，而不同的力無非是引起作用的原因不一樣，傳遞力的形式不一樣。各種形式的力的概念學(xué)習(xí)后，有助于學(xué)生加深對約”的認(rèn)識，而“力”的概念認(rèn)識的加深有助于學(xué)生對新的形式某些具體力的學(xué)習(xí)。這種遷移形式顯然是垂直遷移。關(guān)于思維的逆向性的訓(xùn)練等，在此不再一一列舉。

我們經(jīng)過一年創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)研究實驗，效果良好，其主要指標(biāo)發(fā)生了顯著變化。例如，在靜電場中復(fù)習(xí)電容器這一內(nèi)容時，我向?qū)W生提出一個問題：兩塊平行板電容器當(dāng)充電以后，兩板組成的系統(tǒng)（含該空間）是否儲存能量？你有幾種方法可以證明或說明？學(xué)生的答案之多是我未想到的。

學(xué)生1：充電是電源輸入了電能，故兩板之間有電能。

學(xué)生2：可在兩板間放入一個電荷，電荷在電場力的作用下運動起來后具有動能，動能不可能憑空產(chǎn)生，說明兩板間具有能量。

學(xué)生3：若在兩板間用絕緣細(xì)線掛一個電荷，則電荷在電場力的作用下使懸線與豎直方向偏離一個角度，電荷的重力勢能增大了。增大的重力勢能只能由系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化而來，故說明系統(tǒng)具有能量。

學(xué)生4：可在兩板間接入-個電表，電表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，指針的偏轉(zhuǎn)需要能量，說明兩板間儲存著能量。

學(xué)生5：如果在兩板間用一導(dǎo)線連接，則導(dǎo)線上由于放電電流會發(fā)熱，故說明系統(tǒng)是具有能量的。

學(xué)生6：設(shè)想兩板處于光滑絕緣的水平面上，則兩板在相互間的電場力的作用下作相向運動，兩板的動能增加了。增加的動能不可能憑空而來，只能從系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化而來。說明系統(tǒng)具有能量。

學(xué)生7：兩板上帶電可以想像成這樣一個過程：兩塊不帶電的金屬板，把電子從一板上移送到另一板上，如此移送電子的過程中外力必須克服電場力做功。故系統(tǒng)起電的過程就是儲積能量的過程。

學(xué)生8：兩板間有電場，而電場是一種物質(zhì)，物質(zhì)當(dāng)然具有能量。

學(xué)生9;既然如此，當(dāng)帶電量不變時，把兩板的間距拉大，電場線的密度不變而空間增大了，故兩板間的能量是電場能，且與板間距離成正比。顯然系統(tǒng)是具有能量的。

物理學(xué)的內(nèi)容既有文字材料，又有圖形圖像資料，是創(chuàng)造性思維的良好訓(xùn)練材料。教師要有強(qiáng)烈的培養(yǎng)意識，抓住每一次機(jī)會進(jìn)行訓(xùn)練。

科學(xué)的最大魅力是什么？也許她能激起人們對她的好奇心。好奇心激發(fā)人們對其不倦地探究，從而綻放出朵朵美麗之花。教師在教學(xué)中應(yīng)該保持這種學(xué)生與生俱來的好奇心，促進(jìn)學(xué)生對自然、對科學(xué)的探究欲望。讓學(xué)生喜歡物理學(xué)，促使學(xué)生能力的提高是我們物理教師永遠(yuǎn)追求的目標(biāo)。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中掌握科學(xué)方法，形成良好的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神是我們的責(zé)任。我想，物理教師能這樣做就既傳道又授業(yè)了。