善用物理學(xué)史 培養(yǎng)職高生創(chuàng)造性思維能力

羅曉玲

【摘要】本文著重闡述在物理課堂教學(xué)中利用物理學(xué)史料對(duì)職高學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】物理學(xué)史 課堂教學(xué) 創(chuàng)造性思維能力

一、問(wèn)題的提出

江澤民總書記指出：“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂”。素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新思維是核心，培養(yǎng)有創(chuàng)造性思維能力的人才是教育的主要目標(biāo)。創(chuàng)造性思維是在一般思維的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是后天培養(yǎng)與訓(xùn)練的結(jié)果。卓別林說(shuō)過(guò)一句耐人尋味的話：“和拉提琴或彈鋼琴相似，思考也是需要每天練習(xí)的?！币虼?，我們可以運(yùn)用職高學(xué)生心理上的“自我調(diào)解”，有意識(shí)地培養(yǎng)職高學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

在各學(xué)科教學(xué)中，物理教學(xué)因物理學(xué)科的特點(diǎn)在這方面可以起到重要的作用。物理學(xué)形成和發(fā)展已有近400年的歷史，其每一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)都充滿著創(chuàng)造性，洋溢著科學(xué)精神，滲透著科學(xué)的思想和方法。

物理學(xué)史本身就是一部創(chuàng)新史，其任何一個(gè)成功的發(fā)現(xiàn)，都離不開物理學(xué)家強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，通過(guò)它可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和探索興趣；其任何一個(gè)成功的發(fā)現(xiàn)，都離不開標(biāo)新立異和敢持己見(jiàn)的勇氣，可培養(yǎng)學(xué)生思維的多向性和批判性；其任何一個(gè)成功的發(fā)現(xiàn)，都充滿著艱辛的探究過(guò)程，而這正促使我們改變當(dāng)前“重科學(xué)結(jié)論，輕探究過(guò)程”的教學(xué)模式，可讓學(xué)生像物理學(xué)家從事科學(xué)探究那樣學(xué)習(xí)知識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)探究的真諦，培養(yǎng)能力。天體力學(xué)的主要奠基人拉普拉斯說(shuō)過(guò)“認(rèn)識(shí)一位天才的研究方法，對(duì)于科學(xué)的進(jìn)步，并不比發(fā)現(xiàn)本身更少用處，科學(xué)的研究方法經(jīng)常是極富興趣的部分。”其任何一個(gè)成功的發(fā)現(xiàn)，都是提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程，這正可引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題，從“為什么”到“怎么樣”，培育其創(chuàng)造性的想象力和勤于思考的習(xí)慣；其任何一個(gè)成功的發(fā)現(xiàn)，都離不開正確思維和方法，盡管學(xué)生是學(xué)習(xí)物理知識(shí)，而物理學(xué)家是在增進(jìn)人類對(duì)自然界的了解，但學(xué)生和物理學(xué)家所從事的活動(dòng)和思維過(guò)程有許多相同之處，在教學(xué)中滲透，可讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的思維和方法。

二、怎樣使用史料

完整的史料雖是又好又豐富，但是不可能也沒(méi)必要在職高物理教學(xué)中全用。怎樣在有限的課堂教學(xué)中充分發(fā)揮史料在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力方面的價(jià)值呢？實(shí)踐表明，按教材發(fā)展順序，從創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)的科學(xué)程序角度，采用多種形式合理選擇組織史料是高效的方法。

1.從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣開始。興趣是最好的老師。物理教師的首要任務(wù)便是保護(hù)好學(xué)生固有的好奇心和求知欲，進(jìn)而激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理、探索自然的興趣。學(xué)生一旦有了學(xué)習(xí)物理的主觀能動(dòng)性，將會(huì)獲得預(yù)想不到的成果。教師用自身形體、幽默的語(yǔ)言使學(xué)生對(duì)物理教師產(chǎn)生的興趣是初級(jí)又短暫的；而物理學(xué)史上的偉大發(fā)現(xiàn)對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律和人類社會(huì)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)這將引起學(xué)生心靈的強(qiáng)烈震撼，對(duì)物理課和物理科學(xué)的興趣將更加持久深遠(yuǎn)。偉大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)、 經(jīng)濟(jì)革命 ，造就了強(qiáng)國(guó)與地區(qū)的生產(chǎn)文明。如十六世紀(jì)瓦特蒸汽機(jī)的發(fā)明，使世界進(jìn)入蒸汽時(shí)代第一次工業(yè)革命，使英國(guó)——號(hào)稱日不落殖民帝國(guó)生活進(jìn)入文明； 十九世紀(jì)中葉電磁學(xué)的發(fā)展，引發(fā)了第二次技術(shù)革命，使美國(guó)成為世界第一經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)腦力解放； 二十世紀(jì)中葉，微電子技術(shù)信息時(shí)代引發(fā)了第三次浪潮 ，為日本與亞洲四小龍的崛起奠定了基礎(chǔ)。因此，在序言課中除了完成基本教學(xué)目標(biāo)外，還可以用多媒體形式插入以下內(nèi)容：

（1）簡(jiǎn)述人類社會(huì)幾次經(jīng)濟(jì)大飛躍與物理學(xué)的重大發(fā)明發(fā)現(xiàn)的關(guān)系，突出物理學(xué)的作用巨大、關(guān)鍵、和領(lǐng)頭學(xué)科的地位，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理課和物理科學(xué)的興趣。

（2）簡(jiǎn)述指南針與鄭和下西洋、火藥與火箭、人類登月與神州五號(hào)、神州六號(hào)、神州七號(hào)、核能與原子彈、哈勃望遠(yuǎn)鏡與火星探測(cè)等，激發(fā)民族自豪感，使興趣的動(dòng)力更加強(qiáng)勁深遠(yuǎn)，又感受探索自然科學(xué)的永無(wú)止境的樂(lè)趣。實(shí)踐表明，當(dāng)學(xué)生們躍躍欲試的時(shí)候，他們的興趣得到了空前的激發(fā)。當(dāng)然，興趣的保持還需以后進(jìn)一步鞏固。

2.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神，激勵(lì)學(xué)生意志。 創(chuàng)新意識(shí)是創(chuàng)造的基點(diǎn)，沒(méi)有創(chuàng)新意識(shí)，便沒(méi)有創(chuàng)造；在創(chuàng)造過(guò)程中，會(huì)不斷地遇到困難，挫折甚至失敗，沒(méi)有堅(jiān)韌意志，不會(huì)走到最后成功。對(duì)高一職高學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們的物理基礎(chǔ)知識(shí)相當(dāng)薄弱，而且普遍認(rèn)為物理枯燥、乏味，沒(méi)有新鮮感。在學(xué)習(xí)上缺乏努力和意志，喜歡拿來(lái)主義。在課堂教學(xué)中，教師可根據(jù)教材內(nèi)容特點(diǎn)，有意識(shí)地選擇一些力學(xué)史料來(lái)教育學(xué)生。如在“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，除了實(shí)驗(yàn)探究和習(xí)題教學(xué)外，可充分挖掘發(fā)生在比薩的“落體實(shí)驗(yàn)”。先介紹其背景：當(dāng)時(shí)在比薩大學(xué)談?wù)搧喞锸慷嗟率且环N時(shí)髦，亞里士多德被奉為權(quán)威和真理。人們認(rèn)為懷疑亞里士多德的人是瘋子，挑戰(zhàn)亞里士多德更是大逆不道。伽利略發(fā)現(xiàn)了亞里士多德著作中的很多錯(cuò)誤，當(dāng)他貼出海報(bào)后，有人認(rèn)為他是膽大妄為，有人認(rèn)為他是嘩眾取寵、沽名釣譽(yù)，……很少有人支持。伽利略卻天生愛(ài)刨根究底，不相信權(quán)威、個(gè)性倔強(qiáng)。再提出其關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和理論，然后讓學(xué)生思考：為什么在伽利略之前2000多年沒(méi)有人對(duì)亞里士多德提出異議？是因?yàn)閷W(xué)術(shù)上的思維定式，還是因?yàn)榫裆系某绨輽?quán)威？讓學(xué)生自己討論后得出：伽利略的成功除了他具有批判性思維，還因他具有敢持己見(jiàn)，敢立異標(biāo)新的勇氣。借此可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。此后在“慣性定律” 教學(xué)中，繼續(xù)談關(guān)于“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”問(wèn)題，伽利略對(duì)亞里士多德的又一次挑戰(zhàn)，既可起強(qiáng)化作用，又可讓學(xué)生體會(huì)“近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)之父”的科學(xué)推理方法。此時(shí)，在課外讓學(xué)生閱讀伽利略冒著受教會(huì)審判的危險(xiǎn)，借《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》一書支持哥白尼，論證日心說(shuō)，及300年后（1979年）才被平反昭雪等材料，升華其追求真理、敢于創(chuàng)新的精神。此外，牛頓觀察蘋果落地啟發(fā)萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)、伽利略觀察教堂擺燈時(shí)發(fā)現(xiàn)擺的等時(shí)性等，都可啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生懂得：不平常的發(fā)現(xiàn)也可以是從對(duì)身邊平常的事物、現(xiàn)象及與眾不同的思維開始。創(chuàng)新意識(shí)的增強(qiáng)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)及科學(xué)研究并不神秘，科學(xué)家也很平常，而創(chuàng)新意識(shí)人人都有。許多學(xué)生從此開始逐漸不再迷信老師和書本，有了常常反問(wèn)的勇氣。

3.對(duì)科學(xué)事件的領(lǐng)悟中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和方法。 培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力所需要的創(chuàng)造性思維和方法是一件很難的事情。物理學(xué)形成和發(fā)展的過(guò)程本身，也是物理學(xué)家運(yùn)用正確的思維方法和研究方法進(jìn)行科學(xué)探究與創(chuàng)新的過(guò)程。如果我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中選擇恰當(dāng)時(shí)機(jī)，或展示這些素材，或模仿物理學(xué)家的科學(xué)探究進(jìn)行學(xué)習(xí)上的探究，不但生動(dòng)自然，而且效果往往超乎想象，許多重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新中，遷移思維和類比方法起到了巨大作用。我們可在向?qū)W生展示這些素材的過(guò)程中，讓他們領(lǐng)悟這些方法，而這也正是他們今后模仿科學(xué)家的這些方法并運(yùn)用到自己的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新活動(dòng)中的關(guān)鍵。如“庫(kù)侖定律和庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)”課中，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原因，進(jìn)行精確實(shí)驗(yàn)探究很困難，可先進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)探索，再應(yīng)用庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)平方反比的經(jīng)過(guò)。突出：庫(kù)侖雖然直接測(cè)量了電荷之間作用力與距離的關(guān)系，但精度畢竟有限，如果用平方反比關(guān)系表示，其指數(shù)偏差可達(dá)0.04；庫(kù)侖認(rèn)為“磁流體即使不在本質(zhì)上，至少也在性質(zhì)上與電流體相似?；谶@種相似性，可以假定這兩種流體遵從若干相同的定律?！眴l(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)到，“若不是先有了有引力定律的發(fā)現(xiàn)和平方反比的類比啟發(fā)，單靠實(shí)驗(yàn)具體數(shù)據(jù)的積累，不知要推遲多少年才能得到嚴(yán)格的庫(kù)侖定律”。也正因?yàn)榇硕慷傻慕ⅲ攀闺婇_始成為一門嚴(yán)密的科學(xué)?！皬膸?kù)侖定律的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)我們可以看到類比在科學(xué)研究中所起的作用”。此后的強(qiáng)化，可以在“光電效應(yīng)”課中，用愛(ài)因斯坦受普朗克引入能量量子化，解決黑體輻射問(wèn)題的成功實(shí)例啟發(fā)，用光量子成功解釋光效應(yīng)；和在“光的波粒二象性”課后，用年輕的法國(guó)物理學(xué)家德布羅意受愛(ài)因斯坦有關(guān)光的波粒二象性觀念啟發(fā)，提出實(shí)物粒子也有波粒二象性，并被實(shí)驗(yàn)證實(shí)，為量子力學(xué)的建立起到重要作用等史料。

事實(shí)上，當(dāng)學(xué)生們睜大閃著光的雙眼聽(tīng)我們講述故事時(shí)，類比、遷移等思維與方法，變得如此感性、易懂，深深根植在他們的腦海。較之類比、遷移，發(fā)散思維（即求異思維）具有明顯的獨(dú)創(chuàng)性。其最為常用、影響最大的有逆向思維、轉(zhuǎn)換角度、發(fā)散聯(lián)想等表現(xiàn)形式。美國(guó)著名心理學(xué)家吉爾福特說(shuō)：“正是在發(fā)散思維中，我們看到了創(chuàng)造性思維的最明顯的標(biāo)志?！比缭凇半姶鸥袘?yīng)”教學(xué)中，可介紹1820年奧斯特實(shí)驗(yàn)后，安培等許多科學(xué)家一直在做電磁實(shí)驗(yàn)，如果安培能更客觀地對(duì)待實(shí)驗(yàn)，極有可能在法拉第之前發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，卻因思維方向不當(dāng)而沒(méi)發(fā)現(xiàn)。而法拉第則堅(jiān)信“電生磁”，“磁必能生電”。從1824年開始，他堅(jiān)持不懈地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，歷經(jīng)10年時(shí)間，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。逆向思維這種創(chuàng)造思維為這個(gè)具有劃時(shí)代意義的發(fā)現(xiàn)指明了正確方向。教材中有大量的史料，每一種創(chuàng)新思維和方法都可從中找到許多相應(yīng)的歷史事件，關(guān)鍵是我們要用心去挖掘。如從多個(gè)角度思考問(wèn)題的研究方法，可用歷史上對(duì)陰極射線的不同角度研究——核質(zhì)比研究、電場(chǎng)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)研究、穿透性研究、旋轉(zhuǎn)鏡法測(cè)速研究，1897年由湯姆生用歸納方法發(fā)現(xiàn)了電子，使人類認(rèn)識(shí)了第一個(gè)基本粒子；又如敢于大膽假設(shè)的研究方法，可用安培的分子電流假說(shuō)、普朗克能量量子化假說(shuō)、玻爾的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)等史料；使用它們可使自己的思維形象化的方法，法拉第提出了力線思想；而尋求聯(lián)系和統(tǒng)一的方法，使牛頓把地上物體的運(yùn)動(dòng)和天上物體的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一了起來(lái)，麥克思韋光和電磁現(xiàn)象統(tǒng)一了起來(lái)，用能量把各種不同運(yùn)動(dòng)形態(tài)統(tǒng)一了起來(lái)…… 當(dāng)我們零星地完成許多創(chuàng)新思維與方法研究后，便可選擇一些事例，從低到高地將其系統(tǒng)化。如在進(jìn)行“原子”結(jié)構(gòu)教學(xué)時(shí)，學(xué)生的創(chuàng)造素質(zhì)已有一定的培養(yǎng)?？砂丛幽Ｐ偷臍v史演變，從實(shí)心帶電球、行星模型到定態(tài)躍遷模型，讓學(xué)生全面系統(tǒng)地運(yùn)用各項(xiàng)創(chuàng)造要素來(lái)探究，體會(huì)創(chuàng)新思維與方法在完整過(guò)程中的作用及有機(jī)組合，以提高他們的創(chuàng)造能力。也可根據(jù)一些史料，編制一些探究性、開放性的習(xí)題，讓學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)新思維與方法來(lái)解決，提高他們的創(chuàng)造性思維能力。

三、選用史料進(jìn)行教學(xué)的注意事項(xiàng)

1.系統(tǒng)性。要根據(jù)教材的特點(diǎn)和學(xué)生心理特征及創(chuàng)造能力培養(yǎng)的程序來(lái)安排總體計(jì)劃，不可零散無(wú)序。教師在物理課堂教學(xué)過(guò)程中，要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中受到潛移默化的影響。

2.適合性。每一史料所包含的內(nèi)容繁多，要根據(jù)教材的具體內(nèi)容和創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)的階段性目標(biāo)，來(lái)取舍史料，確定講述的時(shí)機(jī)和側(cè)重點(diǎn)；在分量上，小可以是一小段的插入，大可以是構(gòu)建全課探究的主要依據(jù)；形式上可以用語(yǔ)言的描述，也可以是用多媒體展示或資料展示，還可結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，絕對(duì)不可以史料取代實(shí)驗(yàn)；時(shí)間上，可以是課內(nèi)教學(xué)，也可以是課外講座或興趣小組活動(dòng)。

3.融合性。融合既指史料與傳授物理知識(shí)的有機(jī)結(jié)合，又指創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)要滲透于史料和物理知識(shí)的講解之中。課堂中有計(jì)劃、有步驟、合理地組織選用史料進(jìn)行教學(xué)，對(duì)職高學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)，作用是巨大的，高效的。

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