物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探索

謝玉露

(福建仙游第二中學(xué),福建 莆田 351200)

物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探索

謝玉露

(福建仙游第二中學(xué),福建 莆田 351200)

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)關(guān)鍵在基礎(chǔ)教育,基礎(chǔ)教育是創(chuàng)新人才成長的搖籃,各種領(lǐng)域的任何一種創(chuàng)新都是和基礎(chǔ)教育分不開的。創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價(jià)值取向,使學(xué)生在系統(tǒng)地掌握學(xué)科知識的同時(shí)發(fā)展其創(chuàng)新能力。創(chuàng)新教育追求在德、智、體、美全面發(fā)展的基礎(chǔ)上,激發(fā)和培養(yǎng)全體學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)知識和應(yīng)用知識,而不是使學(xué)生被動(dòng)地接受知識,消極地存貯知識。學(xué)科教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起著非常重要的作用,因?yàn)槊撾x具體的學(xué)科知識,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)往往會(huì)落入空談。

一、積極轉(zhuǎn)變教育教學(xué)觀念

在物理教學(xué)中實(shí)施創(chuàng)新教育,首先教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教育觀念。教師應(yīng)該認(rèn)識到,教育不應(yīng)該僅僅是訓(xùn)練和灌輸?shù)墓ぞ?它應(yīng)該是發(fā)展認(rèn)識的手段。素質(zhì)教育的實(shí)施,應(yīng)徹底改變以往灌輸知識的教學(xué)狀況,轉(zhuǎn)變教育思想,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,主動(dòng)搜集、分析有關(guān)信息和資料,主動(dòng)建構(gòu)良好的知識結(jié)構(gòu)。應(yīng)該懂得,教師的責(zé)任是教會(huì)學(xué)生自己去獲得知識,教師教的目的是讓學(xué)生今后不需要教師。只有這樣,教師才能夠適應(yīng)教育發(fā)展的需要。

二、重視物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程,引導(dǎo)學(xué)生掌握創(chuàng)新的基本方法

物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)與完善過程,都是人們運(yùn)用創(chuàng)造性思維不斷創(chuàng)新的過程。在發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程中所創(chuàng)造出來的新方法是人類的寶貴財(cái)富。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,應(yīng)該重視物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程的教學(xué)。例如,“牛頓第一定律”中對歷史的回顧這一部分教材,對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,掌握創(chuàng)新的基本方法是非常好的教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)中不應(yīng)忽略。可是,過去受到應(yīng)試教育的影響,教師只重視學(xué)生掌握物理規(guī)律的結(jié)果,而輕視讓學(xué)生了解物理規(guī)律的獲得過程,面對極易培養(yǎng)創(chuàng)新精神的物理學(xué)史,不是視而不見,就是低調(diào)處理,讓學(xué)生課外看看了事。

筆者認(rèn)為,應(yīng)該認(rèn)真回顧牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程,教學(xué)時(shí),以平常見到的實(shí)際情況,例如對靜止的桌子,用力推它就動(dòng),不用力推又會(huì)停下來,引發(fā)學(xué)生腦海中的錯(cuò)誤觀念,即“力是物體產(chǎn)生和維持運(yùn)動(dòng)的原因”(這也是亞里士多德的錯(cuò)誤看法)。然后組織學(xué)生進(jìn)行思考和討論,在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上,請學(xué)生認(rèn)真閱讀教材內(nèi)容,分析伽利略的理想實(shí)驗(yàn)以及伽利略、笛卡兒、牛頓他們對于力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的觀點(diǎn),使學(xué)生全面理解牛頓第一定律發(fā)現(xiàn)的歷史過程,最后教師進(jìn)行以下講述:(1)要在物理學(xué)有所創(chuàng)新,絕對不能憑直覺,要透過現(xiàn)象看本質(zhì),不能被某些現(xiàn)象所迷惑,“理想實(shí)驗(yàn)”是一種重要的科學(xué)研究方法。(2)“理想實(shí)驗(yàn)”并不是脫離實(shí)際的主觀臆想,“理想實(shí)驗(yàn)”是建立在真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,對實(shí)際過程作出更深入一層的抽象分析,同時(shí),“理想實(shí)驗(yàn)”的推理過程,是以一定的邏輯法則為根據(jù)的,而這些邏輯法則都是人們從長期的社會(huì)實(shí)踐中總結(jié)出來的,并為實(shí)踐所證實(shí)。(3)及時(shí)而正確的科學(xué)總結(jié)對科學(xué)的發(fā)展是必不可少的工作。通過以上的教學(xué),能使學(xué)生掌握創(chuàng)新思維的基本方法,使創(chuàng)新精神得到有效的培養(yǎng)。只有教師充分重視物理的歷史知識,才可以從中挖掘物理學(xué)的其他方法。如電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律教學(xué)中,可以向?qū)W生介紹法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷史,使學(xué)生了解發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的歷史背景和思路,并進(jìn)行科學(xué)思想的教育,同時(shí)以法拉第試驗(yàn)了10年才找到的磁生電的條件,即產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,從這一事例,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,并培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌不拔的意志。

三、重視物理規(guī)律導(dǎo)出過程的方法,注意引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考

物理規(guī)律的導(dǎo)出通常采用實(shí)驗(yàn)歸納法或理論分析法,然而課堂上教師所采用的導(dǎo)出規(guī)律的方法,未必就是符合學(xué)生心理特征的最佳方法。在教學(xué)過程中,教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考,大膽懷疑,敢于發(fā)表自己的不同看法和做法。

例如,在研究自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的教學(xué)時(shí),為了增強(qiáng)教學(xué)效果,筆者根據(jù)教材中的彩色閃光照片復(fù)制一張投影片,進(jìn)行投影放大,卻遇到學(xué)生的質(zhì)疑,有的學(xué)生認(rèn)為這不是閃光照片,有的學(xué)生認(rèn)為投影片數(shù)據(jù)是否進(jìn)行了加工?為此,我充分肯定了學(xué)生敢于懷疑的精神,然后組織學(xué)生在課堂上利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量數(shù)據(jù),研究自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì),并測出g的值接近9.8m/s,從而較好地完成了教學(xué)任務(wù)。再如“動(dòng)能的改變”的教學(xué),我讓學(xué)生認(rèn)真閱讀課本內(nèi)容,注意課本中公式是怎樣推導(dǎo)的?推導(dǎo)過程有什么問題?應(yīng)該如何推導(dǎo),然后讓學(xué)生去探索和研究,從而讓他們自己理解“外力做功”與“動(dòng)能變化”之間的聯(lián)系是一條客觀的規(guī)律。

沒有懷疑,沒有獨(dú)立思考,就沒有創(chuàng)新。在物理規(guī)律導(dǎo)出的過程中,應(yīng)該提高學(xué)生思維的批判性,使創(chuàng)新精神進(jìn)一步得到培養(yǎng)。

四、設(shè)計(jì)實(shí)踐探究問題,啟迪創(chuàng)新能力

物理學(xué)在日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中有著極其廣泛的應(yīng)用。在物理學(xué)習(xí)中,注重問題分析探究,對激發(fā)學(xué)生探究欲望,啟迪創(chuàng)新思維能力具有十分重要的意義。

例如:漂浮木塊的加速運(yùn)動(dòng)問題

(創(chuàng)設(shè)情境,引出問題):如圖1所示,一玻璃杯中裝滿水,水面浮一木塊,液面剛好與杯口相平齊?，F(xiàn)在使杯和水一起豎直向上做勻加速運(yùn)動(dòng),問水是否會(huì)溢出?

圖1

(積極思考,學(xué)生分析猜想):會(huì)溢出。因?yàn)樗湍緣K靜止時(shí),木塊受到的浮力F和重力G相平衡,合力為零。當(dāng)水和木塊向上做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),木塊所受合力向上,浮力F必然增大,根據(jù)F=ρ水gV(V是排開水的體積),V必然增加,所以水將溢出。(事實(shí)果真如此嗎?)

(學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),實(shí)施探究):學(xué)生找來一空杯子,裝滿水,水面浮一木塊,液面剛好與杯口相平齊,然后用手托杯子使其豎直向上勻加速運(yùn)動(dòng),絕大多數(shù)組得出相同結(jié)論,個(gè)別組由于操作不當(dāng)結(jié)果不同。

[實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果]:(出乎意料)水沒有溢出。與猜想結(jié)果不相符合,激發(fā)起學(xué)生更加強(qiáng)烈的好奇心和探究欲望:為什么是這樣的呢?

[引導(dǎo)分析]:設(shè)想在水中取一塊體積為V的水塊,其質(zhì)量為m(如圖2所示),它除了受到重力,還受到周圍水對它的浮力F。當(dāng)杯和水以加速度a豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí),水塊將和周圍水一起向上運(yùn)動(dòng),相對于杯子不會(huì)有相對運(yùn)動(dòng)。

圖2

則F-mg=ma,F=m(g+a)=ρ水V(g+a)。

現(xiàn)在,如果把這一水塊換成恰好排開水的體積為V的漂浮木塊m木,當(dāng)木塊靜止于液面時(shí),F浮=G木,即ρ水gV=m木g,ρ水V=m木;顯然,當(dāng)杯和水一起豎直向上以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),類比剛才假想的水塊,木塊所受到周圍水對它的浮力也應(yīng)是ρ水V(g+a),則木塊的加速度為

所以木塊恰以加速度a向上做勻加速運(yùn)動(dòng),而此時(shí)排水量仍為V,分析可知:木塊、杯、水三者具有共同的加速度a,整體保持相對靜止,故水不會(huì)溢出,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。

(巧妙分析,異曲同工):

初狀態(tài):因?yàn)槟緣K漂浮于水面,所以F浮=G木,即ρ水gV=m木g,ρ水V=m木。

末狀態(tài):當(dāng)整個(gè)裝置以加速度a豎起上升時(shí),杯中的水處于超生狀態(tài),其視重力加速度為g’=g+a,取木塊為研究對象,假設(shè)木塊排開水的體積為V’,則ρ水(g+a)V。所以V’=V,故此時(shí)排水量仍為V,水不會(huì)溢出。

根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)的主觀猜想,往往是不可靠的,需要通過實(shí)踐來檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)探究能夠給學(xué)生提供實(shí)踐的機(jī)會(huì),從而培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的觀察能力、動(dòng)手能力、分析綜合能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和自主創(chuàng)新能力。

責(zé)任編輯:劉升芳