科學(xué)素養(yǎng)背景下物理教學(xué)中創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐研究

何強

摘 要：新課改要求物理教學(xué)過程中落實核心素養(yǎng)，全面提升學(xué)生綜合素養(yǎng)能力。物理教學(xué)可以提高學(xué)生對生活現(xiàn)象的認知，并利用科學(xué)思維與方法解決物理問題，促進學(xué)生物理綜合能力的提升。文中以科學(xué)素養(yǎng)背景為切入點，分析物理課堂培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的措施，旨在全面落實核心素養(yǎng)要求，提升物理課堂教學(xué)質(zhì)量與效率。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué); 科學(xué)素養(yǎng); 創(chuàng)新能力; 培養(yǎng)措施

中圖分類號：G633.7? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2019）12-024-002

物理課堂培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力滿足新課程改革要求，但考慮到學(xué)生創(chuàng)新能力形成并不是短期可以實現(xiàn)的，這就需要教師綜合考慮多方面因素，結(jié)合教學(xué)目標、學(xué)科特點、學(xué)生情況等，創(chuàng)新課堂教學(xué)方法。當學(xué)生具有相應(yīng)的物理實踐創(chuàng)新能力后，教學(xué)過程中教師會更輕松，課堂教學(xué)效果也更加理想，順利完成教學(xué)目標，同時促進教學(xué)質(zhì)量的提升。本文就此展開論述。

一、高中物理課堂培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的必要性

（一）滿足物理核心素養(yǎng)的要求

新課程改革之后要求我們要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。從核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，在課堂中培養(yǎng)學(xué)生的人品和綜合能力，使得學(xué)生能夠提前適應(yīng)社會，才能生存。高中物理教學(xué)中的教師需要引起學(xué)生對物理學(xué)習的興趣，在這個基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的核心素質(zhì)，讓學(xué)生能夠高效率地學(xué)習。培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)可以通過高中物理學(xué)習來進行，主要讓學(xué)生在學(xué)習知識的過程中綜合能力和三觀得到培養(yǎng)。學(xué)生在學(xué)習物理知識、做實驗和運用知識的過程中核心素質(zhì)得到發(fā)展。在教授物理知識時不僅要讓學(xué)生的核心素質(zhì)得到發(fā)展，更應(yīng)該教給學(xué)生做人的知識。學(xué)生日后在社會中需要的物理知識、原理、能力等技能甚至是學(xué)生的品德都屬于核心素養(yǎng)的一部分。

（二）提升學(xué)生素養(yǎng)與教學(xué)質(zhì)量

1.提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。新課標背景下，物理課程教學(xué)內(nèi)容與模式出現(xiàn)改變。目前社會各界愈發(fā)關(guān)注物理教學(xué)，尤其重視培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。通過分析學(xué)生成績與思想道德層面以提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。實際教學(xué)過程中選擇合適的教學(xué)方法，重視培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，使得學(xué)生全面發(fā)展。與此同時，教師要對物理教學(xué)實際情況有一個了解，課堂教學(xué)時塑造良好的情境，鍛煉與提升學(xué)生創(chuàng)新意識與能力，達成提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的目的。

2.優(yōu)化課堂教學(xué)質(zhì)量。通過培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，可以顯著提升教學(xué)效率與質(zhì)量。物理課堂教學(xué)過程中教師培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生利用物理知識解決實際問題的能力。同時，教師要了解教學(xué)大綱的要求，并根據(jù)大綱確定課堂教學(xué)目標與任務(wù)，達成培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的，并可以利用創(chuàng)新思維解決實際問題。通過這種方式，可以提升課堂教學(xué)質(zhì)量，又能促進人才培養(yǎng)質(zhì)量提高。

二、高中物理課堂培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的措施

（一）結(jié)合概念知識，樹立物理觀念意識

物理學(xué)科核心素養(yǎng)中“物理觀念”，即從物理學(xué)角度對相互作用、物質(zhì)能量等內(nèi)容進行分析，并結(jié)合物理概念、知識對實際問題進行解決。通過培養(yǎng)學(xué)生物理觀念，是落實核心素養(yǎng)與培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，達成提升學(xué)生素質(zhì)與能力。物理課堂上教師結(jié)合物理概念，提升學(xué)生的物理觀念。物理學(xué)科學(xué)習中的重要知識點就是“力”，這個知識點貫穿物理學(xué)科的各個環(huán)節(jié)。教師可以以“力”為著手點，結(jié)合具體案例逐步培養(yǎng)學(xué)生物理觀念。這里以摩擦力知識點著手進行相關(guān)分析。

如，小明騎著自行車向左運動，請對自行車前后輪摩擦力方向進行分析。如果小明停止踩動自行車，自行車僅憑慣性運動，對前后輪摩擦力進行全面分析。

解：要求學(xué)生深刻理解摩擦力的概念，才能對自行車前后輪摩擦力受力情況進行分析：摩擦力，即阻礙物體相對運動或相對運動趨勢的力，“相對運動”的理解直接影響到解題的正確性。小明騎自行車時，自行車后輪是主動輪，運動方向相對于地面向后，因此受到的摩擦力方向向前;自行車前輪是從動輪，摩擦力使得前輪向后轉(zhuǎn)動，意味著摩擦力方向向后。當自行車處于慣性運動狀態(tài)時，前后輪都處于摩擦力作用的運動，這時兩輪受到摩擦力方向均向后。

學(xué)生扎實掌握物理概念，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，教師深入講解物理基礎(chǔ)概念，學(xué)生記憶時采取對比方式，搞清楚物理知識之間的相同點與不同點。同時，教師可以引入思維導(dǎo)圖方式明確各個知識點之間的關(guān)系，形成系統(tǒng)的物理知識框架。

（二）聯(lián)系習題內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

物理科學(xué)思維內(nèi)容較多，主要包含構(gòu)建模型、科學(xué)推理、論證分析等。物理課程培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維難度較大，要求教師制定合理的工作計劃，并在教學(xué)過程中逐步滲透、長期堅持，借助講解例題的機會，讓學(xué)生感受到物理科學(xué)思維內(nèi)容。科學(xué)思維中主要內(nèi)容就是科學(xué)推理與分析問題，教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，利用物理習題讓學(xué)生進行分析訓(xùn)練，找尋物理情境與知識點之間的結(jié)合，進而掌握到物理問題分析的技巧、方法。這里結(jié)合具體問題進行分析。

如左圖所示，一個傾角為θ的光滑平面，并將以質(zhì)量為M的木板放置在斜面上，一質(zhì)量為m的人在木板上進行奔跑，我們假設(shè)奔跑時人腳與木板接觸點不打滑，求以下問題：

1.人以多大加速度向著什么方向跑動才能保持木板相對斜面靜止？

2.人在原地跑，木板以多大加速度朝什么方向運動才能保持人相對于斜面位置不變動？

解：這道題目屬于典型斜面模型，成功解題的關(guān)鍵就是正確對研究對象進行受力分析，教師引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建完整的受力平衡模型。木板相對于斜面靜止即整體處于平衡狀態(tài)，沿著斜面向上，人對木板向上摩擦力等于木板沿著斜面向下的重力分力，人沿著斜面向下加速跑動，相對斜面處于平衡狀態(tài)時滿足a=（M+m）gsinθ/m，木板對人斜向上摩擦力的大小mgsinθ等于人沿著斜面方向向下的重力分力。根據(jù)牛三定律，木板沿著斜面方向合力為Mgsinθ+mgsinθ，沿著斜面向下的加速度a=（M+m）gsinθ/M。

學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)需要教師營造良好的課堂氛圍，教學(xué)過程中教師要重視塑造學(xué)習氛圍，鼓勵學(xué)生根據(jù)物理習題創(chuàng)新思維，提出更多解題方法。同時，教師可以成立物理興趣小組，組織各類物理競賽、建模等活動，讓學(xué)生在此氛圍下逐步形成科學(xué)思維。

（三）借助物理實驗，提升學(xué)生創(chuàng)新能力

在物理探究中，探究材料也起著舉足輕重的作用。學(xué)生進行物理探究必然要借助一定的探究材料，這是實現(xiàn)物理探究過程的必須條件。在物理教學(xué)的過程中，教師要選擇貼近實際生活的材料，這樣會激發(fā)他們的興趣，進而會主動自愿的加入探究活動，推動物理探究的有效開展與進行?？梢酝ㄟ^身臨其境或創(chuàng)設(shè)相關(guān)教學(xué)情境等方式，把教材中所講述的客觀情景和現(xiàn)象栩栩如生地展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓他們?nèi)谌肫渲?，再?lián)系已有的生活經(jīng)驗，去體驗和感悟，加深對教材知識的理解和感受。

比如，在材料沉浮這一實驗，教師就要提前準備好實驗所需的探究材料。比如，乒乓球、小石塊、塑料泡沫、雞蛋和木塊紙片等，這樣貼近生活的材料也可以調(diào)動起他們對于實驗的樂趣，也使得探究更加準確高效，物理探究需要與實際生活緊密相結(jié)合。在學(xué)習“熱脹冷縮”這一知識點時，物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮。比如，熱水瓶上的塞子，不可以塞得太緊，因為壺里面的空氣在熱水的作用下，受熱會膨脹，而瓶塞處于緊塞的狀態(tài)，就會使得瓶膽爆裂。在解決問題的同時也大大地激發(fā)了他們的探究欲望，使他們在接下來的活動中更加主動熱情，使得實驗效果達到最佳。

再如在研究小船過河問題時，教師便可利用多媒體來模擬出小船過河的情境。在中學(xué)物理實驗中，小船過河是最經(jīng)典的運動合成與分解問題，小船在一定流速的水中過河時，實際可分為兩個方向的分運動，即水流運動和小船在靜水中的運動。在利用多媒體演示時，可以研究小船過河時間最小和位移最小的問題。當船頭與河岸成90°時，過河時間最短為;若使位移最小，可根據(jù)小船速度與水流速度的大小分別討論。

（四）結(jié)合生活現(xiàn)象，提升學(xué)生探究能力

物理問題教學(xué)情境設(shè)置中，課堂教學(xué)不是“滿堂灌”“滿堂問”，而是直指學(xué)生物理核心素養(yǎng)的清晰、簡明、精當?shù)摹皢栴}鏈”。在和諧融洽的師生關(guān)系中，努力創(chuàng)設(shè)優(yōu)質(zhì)問題教學(xué)情境，全面提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)?！皟?yōu)質(zhì)問題”，就是能提高注意力、激活思維和帶來真正學(xué)習的高質(zhì)量的問題，也可以說是主體與文本、與他人、與自我的高品質(zhì)的“對話”。既可以是教師精心的設(shè)計，也可以是學(xué)生獨到的發(fā)現(xiàn)。中學(xué)物理知識難度及深度顯著增加，中學(xué)生對于物理知識的認知與了解停留在初級階段，思維能力、理解能力等無法滿足課程要求。在這樣的背景下，物理教師在原有課程設(shè)置的基礎(chǔ)上創(chuàng)新教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習，初步形成物理思維能力。

中學(xué)物理教師要合理利用物理課堂這一陣地，并全面分析中學(xué)生的認知特點，逐步引導(dǎo)學(xué)生進行知識創(chuàng)新與遷移，進而幫助學(xué)生形成物理科學(xué)思維與探究的創(chuàng)新能力。通常物理課程教學(xué)流程為：給出物理現(xiàn)象——提出物理問題——分析問題——解決問題。因此課堂上教師要提高問題的針對性與引導(dǎo)性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，讓學(xué)生可以主動學(xué)習與分析問題。這個學(xué)習探究過程可能會很漫長，所以教師必須要有足夠的耐心，不能過急。學(xué)生在探究問題的過程中還可能產(chǎn)生新的問題，這樣學(xué)生在不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的過程中，能夠逐漸地培養(yǎng)起科學(xué)的思維與探究意識，提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

例如教師可以提出這樣的問題：“學(xué)校路中間的燈壞了，晚上燈絲很容易燒斷，會是什么原因?qū)е碌哪兀俊苯處熗ㄟ^第一個問題，引導(dǎo)學(xué)生進行思考，分析與解決問題。當學(xué)生回答完成之后，教師再創(chuàng)設(shè)一定的條件，引導(dǎo)學(xué)生們再次思考： “在燈絲重新接好之后，沒有過幾天，又被燒斷了，如何才可以延長燈泡的使用壽命呢？請運用自己所學(xué)的物理知識來解決這一問題。”這樣學(xué)生就會逐漸通過物理知識來進行思考與探究，問題解決的方法有許多，學(xué)生的創(chuàng)造性就會得到有效的培養(yǎng)。有些大膽的學(xué)生還會說運用聲控開關(guān)或者降壓變壓器來進行控制，在這個過程中學(xué)生的積極性會非常高，既可以鞏固所學(xué)知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

總之，物理課堂培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，教師要對教學(xué)內(nèi)容進行全面分析，掌握新課標中關(guān)于核心素養(yǎng)的內(nèi)容，改善傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足，大幅度提升課堂教學(xué)質(zhì)量。教師要打破傳統(tǒng)教學(xué)思維的限制，選擇合適的課堂教學(xué)方法，培養(yǎng)與提升學(xué)生物理創(chuàng)新能力，同時樹立正確的學(xué)習觀念，促進學(xué)生物理綜合能力的提升，順利完成教學(xué)目標。

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