中學(xué)物理教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)*

王 丹， 田韞慧

(吉林師范大學(xué)物理學(xué)院， 吉林 四平136000)

引言

《面向21世紀(jì)上海市中學(xué)物理學(xué)科教育改革行動(dòng)綱領(lǐng)》中曾明確指出：中學(xué)物理教育要以“面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來(lái)”為改革的指導(dǎo)思想，以提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為基本宗旨，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為改革重點(diǎn)[1]，“以學(xué)生發(fā)展為本”為改革的行動(dòng)準(zhǔn)則.由此可見，創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力培養(yǎng)是個(gè)人素質(zhì)教育的重要部分,而這種素質(zhì)的提高離不開對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng).

物理學(xué)是一門自然科學(xué)，物理的魅力在于讓我們深入地認(rèn)識(shí)世界，這往往也是學(xué)生的興趣所在，物理的教學(xué)應(yīng)該是更貼近生活，是直觀的、具有發(fā)現(xiàn)性的.然而現(xiàn)今中學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀卻不盡如人意，部分教師教學(xué)觀念陳舊，認(rèn)為物理教學(xué)內(nèi)容深度淺，范圍廣，定性的多，定量的少，靜態(tài)為主，動(dòng)態(tài)討論為輔，無(wú)從著手培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力；還有部分教師教學(xué)方法單純，教學(xué)中照本宣科，方法含量少，教師講、學(xué)生聽，典型的“填鴨式教學(xué)”，以致學(xué)生發(fā)現(xiàn)不了問(wèn)題，更不會(huì)提出問(wèn)題，很大程度上扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新精神，而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力更是無(wú)從談起[2].因此，中學(xué)物理教學(xué)必須進(jìn)行改革.本文就中學(xué)物理教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力問(wèn)題進(jìn)行探討.

1 創(chuàng)造性思維與人類的認(rèn)知過(guò)程

人作為一種感性的生物，對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是有一定的過(guò)程的，一般都是從直觀的感性認(rèn)知到深入的理性認(rèn)知.而創(chuàng)造性思維則是在此基礎(chǔ)之上的高級(jí)過(guò)程，是個(gè)人在一定經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的基礎(chǔ)上，從某些現(xiàn)象、過(guò)程和事實(shí)中形成新概念、建立新規(guī)律、完成新理論的思維過(guò)程.在物理學(xué)習(xí)中培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，就是經(jīng)過(guò)認(rèn)真觀察和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)得到新的結(jié)論.這種開創(chuàng)往往伴隨著劃時(shí)代的意義，例如亞里士多德對(duì)自然現(xiàn)象的解讀，以及牛頓對(duì)宏觀物理學(xué)的定義，再到量子力學(xué)產(chǎn)生的爆炸式科學(xué)進(jìn)步.每一次這樣的思想火花的產(chǎn)生都推動(dòng)了科技的進(jìn)步.

1.1 認(rèn)知過(guò)程

人類在認(rèn)知過(guò)程中，往往分為三個(gè)階段.一是對(duì)事物表象的認(rèn)知階段.這個(gè)階段人們多注重事物的表象，容易過(guò)多地加入個(gè)人的感性思維.人類的科學(xué)發(fā)展也經(jīng)歷了這一過(guò)程，就如亞里士多德對(duì)重物下落速度和力與物體運(yùn)動(dòng)關(guān)系的闡述.亞里士多德的闡述不正確嗎？當(dāng)然不是，只不過(guò)受到時(shí)代的局限性，所以得出了不正確的觀點(diǎn).普通人也是一樣，在未知的事物面前，大多會(huì)用第一印象來(lái)決定.第二階段是撥開表象看本質(zhì).這時(shí)人們能更深入地對(duì)現(xiàn)象做出解釋，發(fā)現(xiàn)其中各種因素的相互作用，從而達(dá)到理性的認(rèn)知.在歷史上我們可以認(rèn)為這是伽利略推翻亞里士多德觀點(diǎn)的時(shí)代，科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，帶來(lái)了新的觀點(diǎn)與理念.第三階段是對(duì)知識(shí)的具體應(yīng)用與驗(yàn)證.運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)驗(yàn)證已知規(guī)律和概念的正確性，并且學(xué)會(huì)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用.更高的要求就是在已知基礎(chǔ)上的發(fā)散性思維，從而發(fā)現(xiàn)新的知識(shí).就像量子力學(xué)剛剛被發(fā)現(xiàn)的時(shí)代，一直被認(rèn)為那是個(gè)偉大的時(shí)代.舊的知識(shí)體系已經(jīng)接近頂峰，人們還在迷茫前路的時(shí)候量子給人們指引了方向[4].然后就是新大陸的開拓，新的理念、新的思想噴薄而出.就像是宏觀物理時(shí)代的厚積薄發(fā).

1.2 物理學(xué)教學(xué)過(guò)程

教育過(guò)程應(yīng)該遵循上述認(rèn)識(shí)規(guī)律.在物理的教學(xué)中，也應(yīng)該由淺入深、由直觀到抽象.第一階段是最直觀的觀察階段，教師應(yīng)該通過(guò)舉例引導(dǎo)學(xué)生思考與課程有關(guān)的生活中的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程，使學(xué)生有一個(gè)較為感性的認(rèn)識(shí).通常教師會(huì)應(yīng)用投影圖像、模型、描述和物理的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)等方法與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，使學(xué)生能有更直接、更深刻的感性認(rèn)知.這是學(xué)生建立物理概念、物理規(guī)律的基礎(chǔ)，為進(jìn)一步的思維活動(dòng)和思維加工提供感性基礎(chǔ).

第二階段是對(duì)感性的理解加以剖析，去除個(gè)人認(rèn)識(shí)的局限性，取其精華去其糟粕，撥開問(wèn)題的表面現(xiàn)象到達(dá)本質(zhì)，幫助學(xué)生在思維中形成物理概念、建立物理規(guī)律，并且歸納出物理公式.在這一階段，教師的引導(dǎo)是非常重要的，教師提出問(wèn)題，讓學(xué)生發(fā)散地思維.但一定要把握方向，處于初高中學(xué)習(xí)階段的學(xué)生大多對(duì)知識(shí)有個(gè)大致的了解，但不夠明確，容易形成錯(cuò)誤的觀點(diǎn).教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生向正確的方向分析問(wèn)題，獲得對(duì)物理現(xiàn)象和物理過(guò)程的本質(zhì)認(rèn)識(shí), 使學(xué)生的思維活動(dòng)達(dá)到理性認(rèn)識(shí)階段.從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的思維由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的改變.

第三階段是對(duì)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用與驗(yàn)證.學(xué)生在學(xué)習(xí)了一定物理概念、定理以后，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)階段學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行回顧，加深理解，會(huì)應(yīng)用物理的理論概念去解釋生活中的實(shí)際問(wèn)題，使學(xué)生再次從單純的理論回到現(xiàn)實(shí).從而達(dá)到從生活到物理，再?gòu)奈锢淼缴畹恼麄€(gè)教學(xué)過(guò)程.

2 中學(xué)物理教學(xué)中對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)

物理作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，是所有學(xué)科中與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系最緊密地一門學(xué)科，在教學(xué)中應(yīng)該抓住這一特點(diǎn),從實(shí)際出發(fā)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生不拘泥于一種嘗試、一種方法、一個(gè)結(jié)論，而是善于進(jìn)行發(fā)散性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力.

2.1 鼓勵(lì)學(xué)生勤于觀察和勇于提出問(wèn)題

作為教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中多觀察，善于觀察的人才能善于思考，思考是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.善于觀察的人才能發(fā)現(xiàn)別人忽略的東西.蘋果落地大多數(shù)人都見過(guò)，但是只有牛頓因?yàn)橛^察到蘋果落地而提出了萬(wàn)有引力定律.深刻的道理也同樣存在于很淺顯的現(xiàn)象之中.不斷地觀察、比較，再加入個(gè)人的理解與推理，從對(duì)物理現(xiàn)象、物理過(guò)程和物理事實(shí)的感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí), 使思維達(dá)到創(chuàng)新的境地.

在教學(xué)過(guò)程中，教師的主要任務(wù)不應(yīng)該是知識(shí)上的灌輸，而應(yīng)該是一個(gè)領(lǐng)路人、引導(dǎo)者.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，錯(cuò)誤的思想進(jìn)行糾正，正確的予以鼓勵(lì).鼓勵(lì)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，勇于提出問(wèn)題.愛因斯坦曾談到：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要, 因?yàn)榻鉀Q問(wèn)題也許僅僅是一個(gè)教學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已, 而提出新的問(wèn)題, 新的可能性, 從新的角度去看舊問(wèn)題, 卻需要有創(chuàng)造性的想象力.”學(xué)生提出的問(wèn)題往往具有隨意性，看到什么、想到什么，都可以成為他們的問(wèn)題，即使問(wèn)題本身是錯(cuò)的，作為教師絕對(duì)不能對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題直接否定，應(yīng)給予學(xué)生提示，讓他們自己思考討論正確與否[4].有的問(wèn)題可能具有一定的目的性，而有的有可能僅僅是出于好奇心.有目的的提問(wèn)固然好，教師可以與同學(xué)們進(jìn)行討論得出結(jié)果.好奇心也是很重要的因素，有時(shí)候想要找到問(wèn)題的答案，好奇心和興趣才是最大的動(dòng)力.這樣的問(wèn)題，先不談對(duì)與錯(cuò)，作為教師應(yīng)該給予學(xué)生肯定，再引導(dǎo)學(xué)生找出重點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行討論，最終解決問(wèn)題.學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中將得到很好的鍛煉.

在質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)教學(xué)中，若是教師直接給出質(zhì)點(diǎn)概念：“質(zhì)點(diǎn)是物理學(xué)中理想形態(tài)的具有質(zhì)量沒(méi)有大小的點(diǎn)”.學(xué)生就會(huì)覺(jué)得比較抽象，很難理解，只能機(jī)械記憶，根本談不上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維.但是在教學(xué)中，如果教師先創(chuàng)設(shè)情景，舉一些相關(guān)的例子來(lái)說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)，如地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)、月亮繞地球的運(yùn)動(dòng)、從北京開往上海的火車等，再通過(guò)圖示，以有限的形狀來(lái)表示物體在線性軌跡上的運(yùn)動(dòng).通過(guò)這樣的例子使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)，再引導(dǎo)學(xué)生思考為什么引入質(zhì)點(diǎn)概念，什么樣的物體可以視為質(zhì)點(diǎn).讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物體能夠被看成質(zhì)點(diǎn)是有條件的、相對(duì)的，在情景教學(xué)中很容易理解質(zhì)點(diǎn)的概念.使學(xué)生很容易接受物理學(xué)的研究方法：抓住要研究對(duì)象的主要因素和本質(zhì)特征，不考慮要研究對(duì)象的次要方面，即物理學(xué)的理想模型方法.

2.2 以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

在物理教學(xué)中實(shí)施創(chuàng)新教育方法，首先是教師教育理念的改變.要開展創(chuàng)新素質(zhì)教育，教師要改變以往的“封閉式”、“填鴨式”的教學(xué)模式，教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生求知的積極性.由于學(xué)生的積極參與，并且每個(gè)學(xué)生的創(chuàng)造性都受到了重視，所以學(xué)生的創(chuàng)新能力有了充分的發(fā)展空間[5].作為物理教師必須跟上時(shí)代的步伐，從根本上轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人才觀和教育觀，積極開展教育改革，在教學(xué)中引導(dǎo)開發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，時(shí)刻注重體現(xiàn)概念邏輯規(guī)律在認(rèn)識(shí)上的自我了解和應(yīng)用上的創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、領(lǐng)悟問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的.

比如在力學(xué)教學(xué)中，講授“萬(wàn)有引力”時(shí)，通過(guò)多媒體課件給學(xué)生演示兩幅都畫著蘋果樹的圖畫，一幅畫中有成熟的蘋果從樹上落下，另一幅是在蘋果樹梢掛著月亮，這樣的兩幅圖畫很能吸引學(xué)生的注意力，學(xué)生很自然地由枯燥的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸庾R(shí)的自主發(fā)現(xiàn).教師再引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)課件顯示的圖畫展開聯(lián)想，提出問(wèn)題，然后對(duì)有針對(duì)性問(wèn)題進(jìn)行討論：“為什么蘋果會(huì)落地，而不是飛向天空？”“若蘋果樹長(zhǎng)到月亮那么高，是不是蘋果就會(huì)像月亮那樣一直掛在天空？”“月亮為什么不像蘋果一樣落下來(lái)？”等等.進(jìn)行這樣的討論能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使他們主觀上就想要知道各個(gè)問(wèn)題的答案，更會(huì)積極地參與討論.經(jīng)過(guò)引導(dǎo)分析和研究確定，步步深入，最終引出萬(wàn)有引力，學(xué)生就會(huì)很容易接受.這樣通過(guò)假設(shè)、想象的方法授課，學(xué)生成為課堂的主體，無(wú)形中就培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力.

2.3 創(chuàng)造條件，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/h3>

實(shí)驗(yàn)操作能力也是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的重要方式.中國(guó)的教育體制決定了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力不會(huì)得到重視，因?yàn)楦呖疾粫?huì)檢驗(yàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，教師也就不會(huì)去培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，但是這被忽略的部分卻能起到重要的作用，因?yàn)槿祟惖倪M(jìn)化就是從使用工具開始的[6]，對(duì)工具的靈活運(yùn)用，不斷地鍛煉了人類的思維.從最初的木棒石斧，到后來(lái)的青銅器具，人類的思維開發(fā)與使用工具的發(fā)展基本上是同步進(jìn)行的.

通過(guò)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力.下面根據(jù)簡(jiǎn)單器材設(shè)計(jì)自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)器材：細(xì)線若干，帶橫梁的鐵架臺(tái)一個(gè)，穿孔小球不同質(zhì)量?jī)蓚€(gè)，小鐵片一塊，白紙若干張.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：先由教師把一小球用細(xì)線懸掛在較高的鐵架臺(tái)上，提出問(wèn)題讓學(xué)生思考：小球此時(shí)受到幾個(gè)力的作用？將細(xì)線燒斷后，小球受到幾個(gè)力的作用？小球?qū)⒆鍪裁催\(yùn)動(dòng)？運(yùn)動(dòng)軌跡怎樣？再引導(dǎo)學(xué)生思考：在重力作用下，物體下落過(guò)程中是重的物體下落得快還是輕的物體下落得快？物體下落得快慢與什么有關(guān)？提示學(xué)生猜想影響物體下落的因素，組織學(xué)生討論后得到相關(guān)假設(shè)：假設(shè)一，物體下落的速度與物體的質(zhì)量有關(guān)；假設(shè)二，物體下落的速度與物體受到的空氣阻力有關(guān).根據(jù)這兩種假設(shè)引導(dǎo)學(xué)生自己去思考、猜想、分組討論，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)假設(shè)的準(zhǔn)確性.

在教師的提示下，學(xué)生經(jīng)討論設(shè)計(jì)檢驗(yàn)假設(shè)的方法：“將不同和相同質(zhì)量的物體從同一高度同時(shí)落下，比較物體下落速度快慢”.學(xué)生用不同質(zhì)量小球懸掛鐵架臺(tái)來(lái)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果為兩球同時(shí)落地；再以同質(zhì)量的紙張與紙團(tuán)同時(shí)從同一高度落下實(shí)驗(yàn)，則紙團(tuán)先落下.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)中不同質(zhì)量小球同時(shí)落下，說(shuō)明物體下落速度與質(zhì)量無(wú)關(guān).如果物體下落速度與質(zhì)量有關(guān)，則同質(zhì)量的紙團(tuán)和紙張應(yīng)同時(shí)落地，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反，這也說(shuō)明了物體下落速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以假設(shè)一不成立.再分析紙團(tuán)與紙張下落速度不同，是因?yàn)榭諝庾枇ψ饔?紙張?jiān)诼湎聲r(shí)受空氣阻力較大，所以比紙團(tuán)要后落地，這說(shuō)明物體下落過(guò)程中要受到空氣阻力的作用.為驗(yàn)證這一結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：使紙團(tuán)與小球同時(shí)從高處下落，結(jié)果小球與紙團(tuán)幾乎同時(shí)落地，這是因?yàn)榧垐F(tuán)與小球下落過(guò)程中受的空氣阻力都較小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了假設(shè)二正確.

這種簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，由學(xué)生自己動(dòng)手，學(xué)生能夠感受這些物體的下落過(guò)程，然后再引導(dǎo)學(xué)生得出自由落體的定義：“物體只在重力作用下由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)”.實(shí)際的生活中，空氣阻力是一定存在的，強(qiáng)調(diào)只受重力的自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想化的模型.而在某些情況下空氣阻力對(duì)物體的影響較小時(shí)，是可以忽略阻力作用的，這樣就可以導(dǎo)出自由落體運(yùn)動(dòng)的近似條件：“物體所受阻力小于物體本身重力”.這與伽利略的研究結(jié)論相符，再經(jīng)由對(duì)下落物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的詳細(xì)分析，使學(xué)生能夠很自然地理解自由落體運(yùn)動(dòng)速度變化規(guī)律.

物理學(xué)是門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，更應(yīng)該發(fā)揮出它本身具有的魅力.思想可以信馬由韁，同樣也很有可能出現(xiàn)偏差，親自動(dòng)手去驗(yàn)證就可以修正偏差理念.在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不僅要讓學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)的具體做法和一些實(shí)驗(yàn)技能, 更重要的是引導(dǎo)他們學(xué)會(huì)研究物理問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法, 培養(yǎng)他們的物理創(chuàng)造思維.

3 結(jié)語(yǔ)

中學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的一個(gè)階段，如何良好地開發(fā)學(xué)生的各方面能力是非常重要的，它跟小學(xué)不一樣，教師不應(yīng)該告訴學(xué)生怎么去做，而是教導(dǎo)他們?cè)趺慈グl(fā)現(xiàn).法國(guó)科學(xué)家貝爾納說(shuō)：“良好的方法能使我們發(fā)揮天賦和才能, 而拙劣的方法則可能阻礙才能的發(fā)揮”.教師在教學(xué)過(guò)程中如何引導(dǎo)學(xué)生開拓思維是非常重要的課題.教育的過(guò)程應(yīng)該是一個(gè)引導(dǎo)的過(guò)程，而不是教師單方面的灌輸.鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性思維，是物理教學(xué)中應(yīng)該重視的方向.一個(gè)知識(shí)型的人才也許可以發(fā)揮百分之百的才能，一個(gè)創(chuàng)造型的人才往往是不可估量的.

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