談物理教學(xué)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

楊偉文

［摘要］物理學(xué)是現(xiàn)代高新技術(shù)的基礎(chǔ)和核心，人類歷史上大部分的創(chuàng)造、創(chuàng)新都離不開物理學(xué)。而創(chuàng)新的關(guān)鍵是人才，人才的成長靠教育，教育的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，為了達(dá)到這個目標(biāo)，就必須不斷完善和創(chuàng)新物理教學(xué)。

［關(guān)鍵詞］物理學(xué)創(chuàng)新能力教學(xué)創(chuàng)新興趣

創(chuàng)新是一個國家賴以生存和發(fā)展的核心要素、興旺發(fā)達(dá)的動力源泉，是一個民族進(jìn)步的靈魂。因此，現(xiàn)代教育的最高境界就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，傳授創(chuàng)新的方法，使學(xué)生想創(chuàng)新、敢創(chuàng)新、能創(chuàng)新。鑒于創(chuàng)新的重要性，本文著重闡述物理學(xué)與創(chuàng)新的關(guān)系，著重分析如何通過物理教學(xué)的創(chuàng)新來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

物理學(xué)的萌芽、產(chǎn)生和不斷發(fā)展的過程，實際上是一部創(chuàng)造、發(fā)展和發(fā)明的歷史。人類歷史上大部分的創(chuàng)造、創(chuàng)新都離不開物理學(xué)，物理學(xué)的發(fā)展曾經(jīng)是、現(xiàn)在是、將來仍然是科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要驅(qū)動力之一。

一、創(chuàng)新能力的涵義

創(chuàng)新能力是指人在順利完成以原以知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)的創(chuàng)建新事物活動中表現(xiàn)出來的潛在心理品質(zhì)，具有綜合獨特性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化性等特征。運用人類已有的知識去進(jìn)行創(chuàng)造、改造、組合、開發(fā)新的事物，其涵義比創(chuàng)造發(fā)明寬泛。創(chuàng)造發(fā)明是指首創(chuàng)前所未有的新事物，而創(chuàng)新還包含將已有的事物予以重新組合，產(chǎn)生新效益，即創(chuàng)新包含真創(chuàng)造和類創(chuàng)造。例如：省力鉗、千斤頂、電動機(jī)、充電墊的發(fā)明。顯然：人類的創(chuàng)新能力不僅表現(xiàn)在罕見的真創(chuàng)造中，也表現(xiàn)在常見的類創(chuàng)造中。創(chuàng)新能力不是極少數(shù)擁有天賦的人的專利，而是人類普遍存在的一種潛能。一般的人，即使無法創(chuàng)造發(fā)明，只要不模仿，不抄襲，也能獨樹一幟，標(biāo)新立異便是創(chuàng)新能力的基本表現(xiàn)。

二、物理學(xué)是創(chuàng)新的源泉之一

物理學(xué)是自然科學(xué)的基石，是現(xiàn)代高新技術(shù)的基礎(chǔ)和核心，其基本理論、科學(xué)方法和實驗方法已廣泛地滲透到其它學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域之中，并形成了一些交叉學(xué)科。如物理化學(xué)、生物物理、地球物理，等等?？臻g技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、激光技術(shù)、現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)、新能源技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展也與物理密不可分。因此，科技創(chuàng)新與物理學(xué)也是密不司分的。

三、物理教學(xué)關(guān)系到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

創(chuàng)新的關(guān)鍵是人才，人才的成長靠教育，而教育教學(xué)的最終目的就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，物理教學(xué)也不例外。創(chuàng)新離不開物理學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高他們的創(chuàng)新能力是物理教育的核心。由于傳統(tǒng)的物理教學(xué)偏離了這一核心，因此有必要對物理教學(xué)進(jìn)行以下改革與創(chuàng)新。

1.借鑒物理發(fā)展史，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣和創(chuàng)新意識，從而培養(yǎng)創(chuàng)新品格和創(chuàng)新能力。物理學(xué)是揭示自然規(guī)律的科學(xué)，是人類發(fā)明創(chuàng)造的結(jié)晶。顯然，物理發(fā)展本身就是一座發(fā)明創(chuàng)造的博物館，它能提供知識、智慧，為人類的創(chuàng)造、創(chuàng)新帶來希望和啟迪，其中還蘊(yùn)涵著物理學(xué)家們嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度、追求真理的頑強(qiáng)毅力、為科學(xué)獻(xiàn)身的精神、高尚的人格魅力、卓越的智慧、強(qiáng)烈的好奇心和自信心，等等。這些，既是教師應(yīng)該傳授給學(xué)生的優(yōu)良品質(zhì)，也是培養(yǎng)學(xué)生成為創(chuàng)新型人才所必備的素質(zhì)。因此，在物理教學(xué)中通過加強(qiáng)對物理發(fā)展史的介紹，通過介紹牛頓、愛因斯坦、居里夫人、高錕等物理學(xué)家的生平，有趣的發(fā)明創(chuàng)造事跡和人格魅力，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新品格和創(chuàng)新能力至關(guān)重要。例如，一些定律的發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)生與物理學(xué)家的好奇心及他們研究、處理問題的科學(xué)方法是分不開的：奧斯特發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場(電產(chǎn)生磁)的現(xiàn)象，善于思考的法拉第受到奧斯特這一發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)，應(yīng)用逆向思維，提出磁能否產(chǎn)生電的課題，經(jīng)過十年鍥而不舍的努力，最終宣告“轉(zhuǎn)磁為電”的成功，同時揭示了電流和磁場的內(nèi)在聯(lián)系，創(chuàng)立了著名的法拉第電磁感應(yīng)定律。此外，阿基米德因進(jìn)入浴盆洗澡時水漫溢到盆外而悟出浮力原理，牛頓因蘋果落地突發(fā)奇想得出萬有引力定律，高錕大膽提出在電話網(wǎng)絡(luò)中以光代替電流、以玻璃纖維代替導(dǎo)線最終開創(chuàng)光纖時代等有趣的發(fā)明創(chuàng)造故事，都足以使學(xué)生領(lǐng)略到創(chuàng)新的無窮魅力。

2.注重基礎(chǔ)教學(xué)、創(chuàng)新教學(xué)方法、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力?；A(chǔ)知識是創(chuàng)新能力的根基和前提，創(chuàng)新是基礎(chǔ)知識的升華。物理教學(xué)要注重引導(dǎo)學(xué)生不能一味盯著考試成績，教師也不能單純地追求學(xué)生成績的提高，要沉得住氣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，夯實理論基礎(chǔ)，讓學(xué)生弄清每一物理定律的來龍去脈，知其然，更要知其所以然。還要讓學(xué)生知道定律的適用范圍。例如：牛頓第二定律在運動物體的速度接近光速時不能成立，理想氣體狀態(tài)方程對于溫度比較高，壓強(qiáng)比較大的非理想氣體也不成立，宇稱在弱相互作用中不守恒，等等。因此，物理教學(xué)要摒去功利意識，要讓學(xué)生懂得做學(xué)問不能心浮氣躁，要扎扎實實，不急功近利。正如甘子釗院士所說：“物理學(xué)作為一門最基礎(chǔ)的自然科學(xué)，它的發(fā)展動力是深深地植根于人類對于真理的非功利的追求，但是，歷史的發(fā)展將越來越有力地證明，正是這種非功利的追求給人類帶來最大的收獲，本世紀(jì)(20世紀(jì))發(fā)生的主要源于物理學(xué)的進(jìn)展和技術(shù)革命，就是最有說服力的例子。”因此，物理教學(xué)的創(chuàng)新要從基礎(chǔ)抓起。

從心理學(xué)角度來講，創(chuàng)新意識是指創(chuàng)新的愿望和動機(jī)，因而創(chuàng)新物理教學(xué)就應(yīng)運用一切教學(xué)手段，想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)他們對物理知識的學(xué)習(xí)興趣。物理世界充滿著神奇和奧秘，要想進(jìn)入這一世界，好奇心和興趣是不可或缺的。傳統(tǒng)教學(xué)過于側(cè)重知識的傳授，滿足于教師傳授知識，學(xué)生接受知識，機(jī)械地認(rèn)識和掌握知識，各項教學(xué)活動缺乏計劃性、系統(tǒng)性、目的性，對學(xué)生的積極性、主動性和獨立思考能力的引導(dǎo)不足，教學(xué)中常常出項師生錯位，重教輕學(xué)，填鴨式、一手包辦的現(xiàn)象嚴(yán)重，學(xué)生常常只是機(jī)械地模仿，缺少動腦、動手的機(jī)會，學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力就在這樣的學(xué)習(xí)過程中日漸喪失。顯然，物理教學(xué)的方式、方法關(guān)系到學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，要使學(xué)生成為物理教學(xué)的主體，充分調(diào)動他們的主觀能動性，用“創(chuàng)造性的教”為學(xué)生“創(chuàng)造性的學(xué)”創(chuàng)造環(huán)境和條件。在日常教學(xué)中，可將啟發(fā)式、傳授式、討論式、發(fā)現(xiàn)式、問答式、舉一反三式等多種教學(xué)方式聯(lián)合使用，只要能引起學(xué)生思考、激發(fā)學(xué)生興趣的便是有效的方式。例如：講電勢能的概念時，可以類比講授：電荷之間存在著電場，電荷之間的相互作用力是電場力；而物體之間存在萬有引力場，物體之間的相互作用力是萬有引力；電場力(庫倫力)和萬有引力的表達(dá)式相似，(引導(dǎo)學(xué)生思考)，那么電荷在電場中的電勢能和物體在萬有引力場中的重力勢能有什么相似的地方?通過演示實驗，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，然后得出結(jié)論：①重力勢能的大小與物體所處的位置有關(guān)，同樣電荷電勢能的大小也與帶電體所處電場的位置有關(guān)；②重力做多少正功，物體的重力勢能減少多少，重力做多少負(fù)功，物體的重力勢能增加多少；同樣，電場力做了多少正功，電荷的電勢能就減少多少，電場力做了多少負(fù)功，電荷的電勢能就增加多少。教學(xué)中盡量變換教學(xué)方式，使課堂生動活潑，內(nèi)容豐富多彩，變被

動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.注重物理實驗。實驗教學(xué)是物理教學(xué)創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)和手段。物理世界充滿神奇，許多自然現(xiàn)象和實驗?zāi)艹尸F(xiàn)出各種奇妙的物理現(xiàn)象。如海市蜃景、雨后天晴天空中出現(xiàn)的彩虹、透鏡成像、錢毛管實驗、電磁感應(yīng)實驗、光電效應(yīng)實驗，等等。生活中，無數(shù)神奇的自然現(xiàn)象就像謎一樣深深地吸引著人們?nèi)ヌ剿?，去發(fā)現(xiàn)，去創(chuàng)新。為此，實驗不僅成為物理教學(xué)探索、創(chuàng)新不可或缺的渠道，檢驗物理理論是否正確的唯一標(biāo)準(zhǔn)和手段，更是激發(fā)學(xué)生興趣、提高實踐能力的必要方法和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的有效途徑。通過實驗教學(xué)，可以有效地催生學(xué)生創(chuàng)新的欲望，激發(fā)創(chuàng)新靈感。當(dāng)前，實驗教學(xué)普遍存在定式思維，流于形式，只是簡單操作練習(xí)，草草了事；實驗器材、實驗方法、記錄方法都是按照教師安排好的規(guī)定動作去操作，教師很少去引導(dǎo)學(xué)生思考和探索，沒有鼓勵學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。由于怕?lián)p壞實驗儀器，因而不主張甚至不允許學(xué)生按自己的思路去做自己想要做的實驗，只能“照葫蘆畫瓢”。這樣的實驗很難引起學(xué)生的興趣，因而更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，教師應(yīng)從興趣和創(chuàng)新的角度出發(fā)，允許和鼓勵學(xué)生開動腦筋，標(biāo)新立異，除規(guī)定動作外，自選動作，按自己的思路做自己想做的實驗，去體驗創(chuàng)新的快樂和魅力?？偠灾?，實驗教學(xué)，要通過創(chuàng)設(shè)條件，讓學(xué)生充分動腦、動手，發(fā)揮主動性，激發(fā)創(chuàng)造性思維，這樣才能對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到潛移默化的作用。

4.鼓勵學(xué)生敢于質(zhì)疑，善于質(zhì)疑。物理教學(xué)要有問題意識，思維從問題開始，提出問題比解決問題更重要。從某種意義上來說，問題意識就是創(chuàng)新意識，問題是創(chuàng)新的搖籃。教師沒有問題意識就不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動機(jī)，學(xué)習(xí)目的就不能明確；學(xué)生沒有問題意識就不會有積極的思維、求知的欲望和創(chuàng)新的意識。因此，教師要善于在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，鼓勵標(biāo)新立異，使學(xué)生在提出問題、討論問題和解決問題的過程中，掌握知識，獲得方法，形成能力。

物理教學(xué)中的質(zhì)疑，主要從觀察到的物理現(xiàn)象、實驗中得到數(shù)據(jù)，而實驗的理論解釋、理論邏輯的推理等方面，甚至是從常識中提出的。教學(xué)中要適時地結(jié)合教材，介紹古今中外著名學(xué)者多思多問、善思善問、推翻前人創(chuàng)立的定律或定勢思維的案例。如伽俐略通過敏銳的觀察和思考，推翻了亞里士多德的“物體越重，下落越快”的錯誤觀點以及力是維持物體運動的原因這個一千多年的定勢思維，從而揭示了自由落體運動的規(guī)律和慣性定律。因此，教師在教學(xué)中要讓學(xué)生帶著問題學(xué)，要培養(yǎng)和鼓勵他們學(xué)會質(zhì)疑，善于質(zhì)疑，以培養(yǎng)和開發(fā)創(chuàng)新潛能。

創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，創(chuàng)新是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。歷史已經(jīng)告訴我們，如果不去創(chuàng)新，不能創(chuàng)新，國家和民族就難以發(fā)展。所以，教育的最終目的就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。由于物理學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，是科技創(chuàng)新的源泉，所以，作為基礎(chǔ)教育的物理學(xué)教學(xué)，應(yīng)結(jié)合學(xué)生的個性特點，遵循認(rèn)識規(guī)律，創(chuàng)新教學(xué)方法。以培養(yǎng)有創(chuàng)新意識、有創(chuàng)新能力、想創(chuàng)新、能創(chuàng)新、會創(chuàng)新的創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，不斷完善和創(chuàng)新物理教學(xué)。