淺淡初中物理科學(xué)探究教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

張肇丹

摘要：《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》將義務(wù)教育階段的物理課程培養(yǎng)目標(biāo)定位為：提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。筆者根據(jù)有關(guān)專家的論證，結(jié)合“探究歐姆定律”的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)體會(huì)，提出應(yīng)在初中物理科學(xué)探究教學(xué)中體現(xiàn)創(chuàng)新教育的想法，且就初中物理科學(xué)探究教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的方法問題闡述自己的做法。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究；“探究歐姆定律”教學(xué)；創(chuàng)新精神；創(chuàng)新思雛；創(chuàng)新技能和創(chuàng)新能力

當(dāng)今時(shí)代，不再以擁有知識(shí)量的多少作為衡量一個(gè)人素質(zhì)高低的唯一尺度，關(guān)鍵是創(chuàng)新能力的高低。我們作為一線的物理教師，在教學(xué)中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，把知識(shí)傳授與培養(yǎng)創(chuàng)新能力有機(jī)的結(jié)合起來?！度罩屏x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)探究列入內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)?，科學(xué)探究的目標(biāo)在于將學(xué)習(xí)的重心從過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授和積累向知識(shí)的探究過程轉(zhuǎn)化，從學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)獲取知識(shí)轉(zhuǎn)化，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神。科學(xué)探究的形式是多種多樣的，其要素有：提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作。在科學(xué)探究過程中，教師需要改變觀念，盡量讓課堂更加貼近學(xué)生生活，不斷激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不斷給學(xué)生創(chuàng)造探究機(jī)會(huì)，以達(dá)到提高全體學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的目標(biāo)。

下面我結(jié)合“探究歐姆定律”的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)體會(huì)。在如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面談淡個(gè)人膚淺的看法。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境。激活學(xué)生創(chuàng)新精神

物理學(xué)家愛因斯坦說過：“發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要。”因此，創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維至關(guān)重要。教學(xué)中要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種能激起學(xué)生思考的條件和氛圍。使學(xué)生在客觀情境中獲得具體的感受，刺激積極思考的需要，培養(yǎng)其創(chuàng)造能力。

比如在“探究歐姆定律”教學(xué)時(shí)，課前我做一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。把電池、小燈泡、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)連成串聯(lián)電路。讓學(xué)生只看到電流表與小燈泡，其他元件被不透明物遮住。通過暗箱操作，讓學(xué)生觀察到小燈泡的亮度和電流表示數(shù)發(fā)生變化。這時(shí)，學(xué)生就會(huì)分析，要使用電器工作，必須有電流通過，電流的大小不同時(shí)。用電器的工作情況也不同。而且，學(xué)生的胃口也被調(diào)起來了，好奇心使他很想知道老師剛才做了什么?學(xué)生會(huì)提出許多問題，如“老師怎么做使燈的亮度發(fā)生變化?”“為什么燈的亮暗發(fā)生變化?”“電流表的工作原理是什么?”“什么因素會(huì)改變電流的大小”等等。通過引導(dǎo)學(xué)生對所提的問題歸類、篩選，最后確定本節(jié)課要探究的問題：電流的大小與哪些因素有關(guān)?

引導(dǎo)學(xué)生提問的方法是多種多樣的。但要遵循循序漸進(jìn)的原則，不能急于求成。要認(rèn)真聽取學(xué)生提出的問題，哪怕與課堂教學(xué)內(nèi)容不著邊際、毫無價(jià)值，也同樣要鼓勵(lì)。

二、鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維

猜測、想象是人在大腦中對已有的表象進(jìn)行加工創(chuàng)造、創(chuàng)新的過程，作為一種能力，它是創(chuàng)造性素質(zhì)的主要組成部分。創(chuàng)造性想象是異想天開，其產(chǎn)品往往是新奇獨(dú)特的，有些是現(xiàn)實(shí)中根本不可能存在的，但正是它們，把人們帶進(jìn)了科技創(chuàng)造發(fā)明的大世界。潛水艇、飛機(jī)、霓虹燈、導(dǎo)彈等，幾乎沒有一樣不是大膽想象而發(fā)明創(chuàng)造出來的。在物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，老師可以在提出問題后給學(xué)生一個(gè)寬松的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生開動(dòng)腦筋，大膽猜想，讓那些別具一格的見解，與眾不同的觀點(diǎn)，奇特古怪的想法，競相進(jìn)發(fā)。當(dāng)然，猜想不是胡猜亂想，應(yīng)該應(yīng)用現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，對問題成因作有依據(jù)的猜想。

學(xué)生提出問題后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有依據(jù)的猜想。電壓是迫使電荷作定向移動(dòng)形成電流的原因。電壓越大，迫使電荷作定向移動(dòng)的作用越大，電流就越大。電阻對電流起阻礙作用。電阻越大，對電流的阻礙作用越大，電流就越小。接著，教師讓學(xué)生進(jìn)一步猜想，電流I與電壓U、電阻R的關(guān)系可能怎樣?學(xué)生會(huì)猜想：①I=U-R，②I=U/R，③I=UR，④I=U+R，⑤I=U/R，⑥I=K1u-KR等。然后。引導(dǎo)學(xué)生分析猜想的合理性。根據(jù)以上分析知道，猜想③是不合理的。又因?yàn)閮蓚€(gè)量的相加或相減。其單位必須相同，而電流、電壓和電阻的單位是不同的，顯然，猜想①、④、⑥是不合理。那么，實(shí)驗(yàn)主要驗(yàn)證②、⑤的猜想是否正確。

這樣，既鼓勵(lì)學(xué)生大膽地猜測，又帶領(lǐng)他們冷靜地尋找依據(jù)，既激發(fā)了學(xué)生的發(fā)散性思維，又培養(yǎng)了他們批判性思維。

三、改革實(shí)驗(yàn)過程教學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新技能和創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)過程改革的必要性和緊迫性：傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在著只重視簡單的操作練習(xí)。教材中的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，都是按照規(guī)定好的步驟和方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師很少去引導(dǎo)學(xué)生思考和探索，有些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中只是依葫蘆畫瓢。根本不能領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)的原理和思想，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此必須改革實(shí)驗(yàn)過程教學(xué)的方法。

科學(xué)探究過程中的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)中，應(yīng)以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，使學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而弄清問題的本質(zhì)，理解所學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力和實(shí)驗(yàn)技能。

例如在“探究歐姆定律”教學(xué)時(shí)，學(xué)生完成了猜想后。我是這樣啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的。先提出兩個(gè)問題讓學(xué)生思考：①當(dāng)研究一個(gè)物理量與多個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，應(yīng)采用什么方法?(控制變量法)②今天我們要完成幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制哪些量不變、哪些量變化?(兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，①探究電流與電壓的關(guān)系，控制電阻不變，電壓變化；②探究電流與電阻的關(guān)系，控制電壓不變，電阻變化。)

然后，針對探究電流與電壓的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。要求學(xué)生圍繞以下問題，一邊設(shè)計(jì)方案一邊畫電路圖。①要組成簡單的電路，需哪些器材?②本實(shí)驗(yàn)需測量哪些物理量?需用什么儀器測量?怎樣連接?③有幾種方法改變定值電阻兩端的電壓?對于問題③學(xué)生的方法可能有多種，如改變電池的個(gè)數(shù)、電路中接入滑動(dòng)變阻器、采用學(xué)生電源等，比較之后選出最適合的方案。

采用比較法，學(xué)生很快又設(shè)計(jì)出探究電流與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生對自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)興致特別高，接著讓學(xué)生親自動(dòng)手操作?！笆帜X結(jié)合。是創(chuàng)新教育的開始”，“手腦雙全，是創(chuàng)新教育的目的”。讓學(xué)生親自經(jīng)歷科學(xué)探究的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)過程，不但可以學(xué)到科學(xué)知識(shí)，練習(xí)操作技能，而且能夠進(jìn)一步喚起學(xué)生“學(xué)”的興趣，同時(shí)不少的學(xué)生在操作過程也有所創(chuàng)新。如學(xué)生發(fā)現(xiàn)：為了便于分析數(shù)據(jù)應(yīng)讓電壓值成整數(shù)倍的變化、發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)值太小造成實(shí)驗(yàn)誤差較大時(shí)就會(huì)想出各種辦法來解決，等等，這些都是他們創(chuàng)新的表現(xiàn)。

四、做好分析論證和評估。促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的進(jìn)一步提升

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并不等于實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是客觀事實(shí)的反映，實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在科學(xué)分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得到的。例如，在“探究歐姆定律”時(shí)，當(dāng)測出了在各種不同

電壓下通過電阻的電流值時(shí)，即使實(shí)驗(yàn)操作正確，得出的數(shù)據(jù)可靠，但探究僅停留在此階段，面對諸多的電流值和電壓值，不對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析、歸納，將什么結(jié)論也不能形成，探亢等于半途而廢。因此，分析論證在科學(xué)探究中是必不可少的。要?dú)w納科學(xué)規(guī)律，就要通過對數(shù)據(jù)的比較，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間數(shù)學(xué)關(guān)系的特征，并歸納出結(jié)論。如“同一電阻的電流和電壓的關(guān)系”，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把有關(guān)數(shù)據(jù)的乘積或者比值拿來進(jìn)行比較，才能發(fā)現(xiàn)和歸納出它們的規(guī)律。啟發(fā)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)之間規(guī)律的過程。是一個(gè)發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性思維的過程。

評估對科學(xué)探究具有極其重要的意義。首先，通過對科學(xué)探究過程和結(jié)果的評估，從中揚(yáng)長補(bǔ)短，不僅使本探究課題的方案直接得到了改進(jìn)，而且在評估和改進(jìn)方案的過程中，增長了知識(shí)，提高了相關(guān)技能，為今后對類似課題探究方案的優(yōu)化奠定了較好的基礎(chǔ)。其次，在關(guān)注探究結(jié)果和探究猜想的差異的過程中，在關(guān)注探究過程未解決矛盾的過程中，將會(huì)涉及探究方案中沒有考慮的問題，這將可能引發(fā)出新的探究問題和獲得新的發(fā)現(xiàn)。再次，評估是對探究行為和獲取信息的可靠性、科學(xué)性從嚴(yán)密的角度重新審視的過程，它需要學(xué)生從更全面角度來思考和認(rèn)識(shí)問題，這將有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。因此，評估是對探究反思的過程，評估有利于發(fā)展學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新能力。

應(yīng)該讓學(xué)生經(jīng)歷評估的過程，例如，上述探究中，在得出結(jié)論后，我讓學(xué)生通過小組交流或全班交流的方式，討論以下問題?

①實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否具有普遍性?

②你的猜想是正確的嗎?如果不正確，分析其原因。

③為什么少數(shù)小組的數(shù)據(jù)偏差較大?(--起分析原因)

④為什么多數(shù)小組的數(shù)據(jù)總有一些小小的偏差?

綜上所述，科學(xué)探究過程是一個(gè)創(chuàng)造性的過程，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力時(shí)，應(yīng)結(jié)合學(xué)生的年齡特點(diǎn)和物理學(xué)科的特點(diǎn)，開展科學(xué)探究活動(dòng)。創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)創(chuàng)造性思維的火花，盡力為學(xué)生營造創(chuàng)新氛圍，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)創(chuàng)新。愿我們借新課程改革的東風(fēng)，創(chuàng)造性的開展教學(xué)活動(dòng)。培育出更多的具有創(chuàng)新能力的學(xué)生，為培養(yǎng)更多的創(chuàng)造型人才作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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