《中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)》課程中培養(yǎng)師范生創(chuàng)新能力的初步探索

姜 靜

(青島大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266071)

培養(yǎng)師范生學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力是高師培養(yǎng)目標(biāo)的重要組成部分；中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)中存在許多需要?jiǎng)?chuàng)新之處(可稱為創(chuàng)新點(diǎn)).因此在《中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中，將培養(yǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)能力與培養(yǎng)創(chuàng)新能力相結(jié)合具有極大的可能性和必要性.此外，在這些創(chuàng)新點(diǎn)上進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)于促進(jìn)中學(xué)物理課程改革的深入也具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義.為了在《中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中將這兩種能力的培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，本文提出了物理教學(xué)設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性問(wèn)題解決模式.

1 理論基礎(chǔ)和實(shí)施條件

物理教學(xué)設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性問(wèn)題解決模式由理論基礎(chǔ)、目標(biāo)、程序和條件構(gòu)成一個(gè)有機(jī)系統(tǒng).該模式的理論基礎(chǔ)是：創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新方法的理論[1]、高等教育心理學(xué)中關(guān)于問(wèn)題解決以及創(chuàng)造力培養(yǎng)的學(xué)說(shuō)[2，3]以及中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)的理論.該模式的特點(diǎn)是：強(qiáng)調(diào)使學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新方法，創(chuàng)造性解決物理教學(xué)設(shè)計(jì)中具有創(chuàng)新點(diǎn)的問(wèn)題，在培養(yǎng)物理教學(xué)設(shè)計(jì)能力的同時(shí)培養(yǎng)創(chuàng)新能力.該模式要求師范生經(jīng)歷創(chuàng)造性物理教學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)；運(yùn)用物理教學(xué)設(shè)計(jì)理論，培養(yǎng)物理教學(xué)設(shè)計(jì)能力；運(yùn)用創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力.該模式的實(shí)施條件是：物理教學(xué)設(shè)計(jì)的作業(yè)要具有明顯的創(chuàng)新空間，能夠找到明確的創(chuàng)新點(diǎn)；學(xué)生已初步學(xué)習(xí)過(guò)一般教育教學(xué)理論、物理課程與教學(xué)理論，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)或當(dāng)前正在學(xué)習(xí)的是中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)以及關(guān)于創(chuàng)造和創(chuàng)新的基本理論.

2 操作程序

2.1 提出問(wèn)題、激發(fā)動(dòng)機(jī)

首先由教師或?qū)W生提出某一中學(xué)物理教學(xué)中存在創(chuàng)新點(diǎn)的問(wèn)題，把它作為教學(xué)設(shè)計(jì)的作業(yè)；其次,明確創(chuàng)新要求.教師引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確定位教學(xué)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新點(diǎn)并向?qū)W生提出該教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性要求；最后，利用強(qiáng)化.告知學(xué)生本作業(yè)成績(jī)將作為階段測(cè)驗(yàn)成績(jī)，并且主要將創(chuàng)新性解決問(wèn)題的水平作為評(píng)分依據(jù).如此，使學(xué)生的物理教學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)中所要解決的問(wèn)題成為沒(méi)有現(xiàn)成答案的，需創(chuàng)造性解決的問(wèn)題.例如《“飛機(jī)的升力”(初中物理)》，根據(jù)學(xué)情分析知“機(jī)翼上方氣體的流速大于下方氣體的流速”是個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，造成難點(diǎn)的原因是：難以給初中生證明從機(jī)翼首端分開的兩股氣流同時(shí)到達(dá)機(jī)翼的尾端.目前鮮有能很好地突破這一難點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)，教師就可以提出這一具有創(chuàng)新點(diǎn)的問(wèn)題作為教學(xué)設(shè)計(jì)作業(yè).

2.2 收集資料，訓(xùn)練批判性思維.

教師引導(dǎo)學(xué)生利用各種可靠渠道收集所選定教學(xué)設(shè)計(jì)作業(yè)的已有教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)行研讀，運(yùn)用批判性思維，找到其中的不足.例如，從期刊和網(wǎng)絡(luò)上收集了關(guān)于“飛機(jī)的升力”的教學(xué)設(shè)計(jì)若干份，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)審視，運(yùn)用邏輯思維和批判性思維[1]發(fā)現(xiàn)了共同的、明顯的不足：在得出“機(jī)翼上方空氣流速大于下方”這一結(jié)論的過(guò)程中存在邏輯斷點(diǎn)，即沒(méi)有證明“機(jī)翼上方空氣和下方空氣是在相同時(shí)間內(nèi)通了機(jī)翼”.

2.3 進(jìn)行創(chuàng)新訓(xùn)練，創(chuàng)造性解決問(wèn)題.

引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用發(fā)散思維和聚合思維，同時(shí)綜合運(yùn)用其它各種創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造方法，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出盡可能多的創(chuàng)新方案，檢驗(yàn)各種創(chuàng)新方案，選取最優(yōu)方案有效解決教學(xué)設(shè)計(jì)中需要?jiǎng)?chuàng)新的問(wèn)題.例如，針對(duì)上述”飛機(jī)的升力“教學(xué)中“機(jī)翼上方空氣流速大于下方”這一教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)生的創(chuàng)新經(jīng)歷了橫向思維和縱向思維兩個(gè)階段的循環(huán).

橫向思維階段：想出各種直接證明飛機(jī)機(jī)翼上方空氣流速大于下方的辦法.縱向思維階段：欲證明飛機(jī)機(jī)翼上方空氣流速大于下方，可先證明從飛機(jī)機(jī)翼首端分開的兩股氣流同時(shí)到達(dá)尾端.如果問(wèn)題仍得不到很好的解決，則重復(fù)以上兩個(gè)階段.下面展開說(shuō)明.

訓(xùn)練橫向思維，踐行創(chuàng)新方法.為了證明“機(jī)翼上方空氣流速大于下方”，學(xué)生運(yùn)用了發(fā)散思維和頭腦風(fēng)暴法等創(chuàng)造性思維及創(chuàng)造方法，設(shè)想的創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)方案有：① 把機(jī)翼上方和下方貼上紙條，用吹風(fēng)機(jī)自機(jī)翼首端向尾端吹風(fēng)，哪邊紙條動(dòng)的較快哪邊氣體流速較大；② 把機(jī)翼上方和下方插上小風(fēng)車，用吹風(fēng)機(jī)自機(jī)翼首端向尾端吹風(fēng)，哪邊風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)的較快哪邊氣體流速較大；③ 用吹風(fēng)機(jī)自機(jī)翼首端向尾端吹動(dòng)煙霧，煙霧被機(jī)翼分為上下兩股，哪股煙霧運(yùn)動(dòng)的較快那邊空氣流速較大.其間學(xué)生用到了形象思維(想象煙霧或水霧的運(yùn)動(dòng)軌跡)、類比型創(chuàng)新方法(將水霧中的小水滴類比為空氣分子、將煙霧中的微粒類比為空氣分子)等創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新方法.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行上述方案的實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)用聚合思維檢驗(yàn)所有的方案，發(fā)現(xiàn)三個(gè)方案實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均不明顯，達(dá)不到期望效果.于是轉(zhuǎn)而訓(xùn)練縱向思維.

訓(xùn)練縱向思維：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用縱向思維轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)思路及教學(xué)邏輯，將證明“機(jī)翼上方空氣流速大于下方”轉(zhuǎn)換為證明“氣流從機(jī)翼首端分為兩股同時(shí)到達(dá)尾端”.

接下來(lái)，在證明“氣流從機(jī)翼首端分為兩股同時(shí)到達(dá)尾端”的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中，再訓(xùn)練橫向思維，踐行創(chuàng)新方法.引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用橫向思維、頭腦風(fēng)暴法等創(chuàng)新方法，設(shè)想出的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案有：④ 用吹風(fēng)機(jī)自機(jī)翼首端向尾端吹動(dòng)煙霧模擬氣流，觀察到煙霧被機(jī)翼分為上下兩股并同時(shí)到達(dá)機(jī)翼尾端；⑤ 用噴霧器自機(jī)翼首端向尾端噴霧模擬氣流，水霧被機(jī)翼分為上下兩股并同時(shí)到達(dá)機(jī)翼尾端；⑥ 用兩個(gè)噴霧器(分別裝有紅、藍(lán)色液體)同時(shí)在機(jī)翼上、下方分別自機(jī)翼首端向尾端噴霧，在機(jī)翼尾端豎直放置一個(gè)白板承接噴霧，機(jī)翼上、下方的兩股不同顏色的噴霧同時(shí)到達(dá)機(jī)翼尾端，同時(shí)落在白板上；⑦ 將⑥中的機(jī)翼加長(zhǎng)，有可能克服實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝的缺點(diǎn)；⑧ 在⑥、⑦的基礎(chǔ)上，同時(shí)對(duì)通過(guò)機(jī)翼的噴霧或煙霧進(jìn)行錄像，然后用慢放功能播放，有可能更加明顯地觀察到水霧或煙霧被機(jī)翼分為上下兩股并同時(shí)到達(dá)機(jī)翼尾端；還可以利用頻閃照相顯示兩股水霧或煙霧的運(yùn)動(dòng)軌跡；其間學(xué)生運(yùn)用的創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新方法還有和田十二法(加一加：裝紅色液體的噴霧器+裝藍(lán)色液體的噴霧器+白板；擴(kuò)一擴(kuò)：加長(zhǎng)機(jī)翼)、缺點(diǎn)列舉法(列舉機(jī)翼上、下方的兩股不同顏色的霧同時(shí)到達(dá)機(jī)翼尾端不明顯、轉(zhuǎn)瞬即逝等缺點(diǎn))等.

引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行上述方案的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果，運(yùn)用聚合思維檢驗(yàn)所有的方案，發(fā)現(xiàn)方案⑧效果較好.然而為了找到更好的方案，還可以再繼續(xù)下一輪創(chuàng)新.

2.4 評(píng)價(jià)與反饋

按照“教學(xué)理念與目標(biāo)”、“教學(xué)內(nèi)容”、“教學(xué)過(guò)程與方法”、“創(chuàng)新”五項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)對(duì)學(xué)生的物理教學(xué)設(shè)計(jì)作業(yè)進(jìn)行定量、定性的評(píng)價(jià)，包括學(xué)生自評(píng)、學(xué)生團(tuán)隊(duì)互評(píng)以及教師評(píng)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果反饋給學(xué)生.

3 總結(jié)

物理教學(xué)設(shè)計(jì)中“創(chuàng)新性問(wèn)題解決模式”以中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)中具有創(chuàng)新點(diǎn)的問(wèn)題做為切入點(diǎn)，把訓(xùn)練創(chuàng)造性思維、運(yùn)用創(chuàng)新方法、培養(yǎng)創(chuàng)新能力與培養(yǎng)中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)能力結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生的中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程成為創(chuàng)造性問(wèn)題解決過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了高師教育類課程教學(xué)與創(chuàng)造、創(chuàng)新教育的有機(jī)統(tǒng)一.筆者在高師本科以及教育碩士《中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中，在指導(dǎo)本科生和教育碩士參加各級(jí)物理教學(xué)技能大賽、自制教具與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)展評(píng)[4]的過(guò)程中進(jìn)行了幾輪實(shí)驗(yàn)，證明了該模式具有很好的可行性和實(shí)效性.