高中物理演示實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新思維培養(yǎng)策略探究

摘 要：隨著課程改革不斷推進(jìn)，高中物理教學(xué)有了更高的要求，學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)日益得到重視，素質(zhì)教育將創(chuàng)新能力列為重點(diǎn)，新課程標(biāo)準(zhǔn)將“質(zhì)疑創(chuàng)新”歸為科學(xué)思維四要素之一。物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理演示實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中最直觀、最形象的手段，是提高物理教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，也是激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科產(chǎn)生興趣的最好手段，對(duì)提升思維能力具有非常重要的意義。因此，本文將從創(chuàng)新思維的概念與特點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)特點(diǎn)以及創(chuàng)新思維培養(yǎng)現(xiàn)狀提出具體的改進(jìn)措施，從而為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：高中物理;演示實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新思維;培養(yǎng)

創(chuàng)新思維是一種以發(fā)散思維為指引，通過(guò)運(yùn)用直覺(jué)思維、形象思維、邏輯思維，突破原有的思維定式，以靈活、新穎的方式和多維的角度探求事物運(yùn)動(dòng)內(nèi)部機(jī)理的具有積極意義和價(jià)值的思維活動(dòng)。創(chuàng)新思維不是某種基本的思維形式，而是幾種思維有機(jī)結(jié)合所形成一個(gè)有機(jī)的整體——?jiǎng)?chuàng)新思維結(jié)構(gòu)。在通過(guò)物理演示實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新思維進(jìn)行培養(yǎng)的研究中，除了創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境外，關(guān)貞津認(rèn)為應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展和補(bǔ)充，從而讓學(xué)生多層面、全方位地了解物理規(guī)律的全貌;姜慧媛認(rèn)為教師應(yīng)該邊教邊實(shí)驗(yàn)，改變傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽(tīng)的教學(xué)模式;魯世明認(rèn)為應(yīng)該增加學(xué)生的參與度，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的探索性;陳愛(ài)明認(rèn)為先讓學(xué)生掌握物理基礎(chǔ)理論，再由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)視頻導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。筆者認(rèn)為上述文獻(xiàn)提出的培養(yǎng)策略各有千秋，但對(duì)于創(chuàng)新思維的概念描述都略為模糊籠統(tǒng)，皆是一筆帶過(guò)，也沒(méi)有具體的針對(duì)思維特點(diǎn)提出策略。因此，筆者將從創(chuàng)新思維的要素和特點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)培養(yǎng)現(xiàn)狀，對(duì)已有策略進(jìn)行進(jìn)一步整合、細(xì)化，提出新的策略，并給出部分教學(xué)案例。

一、 高中物理實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新思維培養(yǎng)現(xiàn)狀

（一）客觀條件受到制約

高中物理實(shí)驗(yàn)室的情況普遍不盡如人意：實(shí)驗(yàn)設(shè)施較為陳舊老化，許多儀器年久失修，部分實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)儀器僅有一臺(tái)，年級(jí)各班需要調(diào)節(jié)使用。除此之外，多媒體設(shè)備的普及也使得教師更傾向于選擇使用教學(xué)課件進(jìn)行演示，忽略了演示實(shí)驗(yàn)無(wú)可比擬的真實(shí)性。

（二）教師的教學(xué)策略有所不足

多數(shù)教師承認(rèn)創(chuàng)新思維的重要性，但由于擔(dān)心在教學(xué)過(guò)程中注重學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)會(huì)影響知識(shí)的傳授，并且思維培養(yǎng)成效慢、不顯著，為了保證教學(xué)目標(biāo)能及時(shí)有效的完成，很多教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只注重知識(shí)的傳授與技能的培養(yǎng)，而忽視了實(shí)驗(yàn)思想與方法的教育。

（三）學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知有所不足

多數(shù)學(xué)生知道物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)習(xí)中的重要性，也有著較高的興趣，但由于教師的授課模式較為呆板僵硬，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的熱情大大消減，科學(xué)素養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)意識(shí)普遍不強(qiáng)。由于教師的不重視，學(xué)生對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的重要性的認(rèn)識(shí)僅僅停留在幫助理解物理概念上，不能正確地認(rèn)識(shí)到演示實(shí)驗(yàn)在思維培養(yǎng)方面的重要作用。

總而言之，無(wú)論是演示實(shí)驗(yàn)器材的數(shù)量還是質(zhì)量都難以滿足日益更新的教學(xué)需求，除了學(xué)校應(yīng)該投入經(jīng)費(fèi)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行建設(shè)外，想要在物理實(shí)驗(yàn)中有效地培養(yǎng)高中學(xué)生的創(chuàng)新思維，教師也應(yīng)該從現(xiàn)有的條件入手，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)策略，改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知與學(xué)習(xí)方法，從而對(duì)創(chuàng)新思維進(jìn)行培養(yǎng)。

二、 高中物理演示實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新思維培養(yǎng)策略

演示實(shí)驗(yàn)是教師為了完成一定的教學(xué)內(nèi)容而操作表演的實(shí)驗(yàn)。在物理教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)可以將枯燥的講解、抽象的定律變得形象生動(dòng)，使物理現(xiàn)象清晰直觀地展現(xiàn)給學(xué)生。教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，配合講解，能讓學(xué)生更好地掌握物理知識(shí)。在物理課堂上，大部分的演示實(shí)驗(yàn)都被教師用于新課引入部分，僅僅作為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和注意的手段。但演示實(shí)驗(yàn)的功能不止于此，在實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行多種可能的猜想或在實(shí)驗(yàn)后對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新可以對(duì)發(fā)散思維進(jìn)行培養(yǎng);在實(shí)驗(yàn)中觀察與想象都需要良好的形象思維;將物理現(xiàn)象概括、抽象成物理規(guī)律和物理概念，或推理實(shí)驗(yàn)結(jié)果、判斷實(shí)驗(yàn)成功與否都可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維;學(xué)生形成對(duì)物理內(nèi)部規(guī)律獨(dú)特的認(rèn)知方法后，當(dāng)學(xué)生遇到從未見(jiàn)過(guò)的物理問(wèn)題時(shí)，可以借助已有的物理知識(shí)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生物理直覺(jué)，培養(yǎng)直覺(jué)思維。因此，演示實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用與積累可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（一）引導(dǎo)學(xué)生猜想

實(shí)驗(yàn)猜想一般出現(xiàn)在探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、步驟、結(jié)論等大膽地猜測(cè)，大膽地設(shè)疑，提出自己的見(jiàn)解。但演示實(shí)驗(yàn)同樣可以進(jìn)行猜想，教師在大致地介紹完實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)過(guò)程后，可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行猜想：可能會(huì)出現(xiàn)什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等。在猜想的過(guò)程中，學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、熟悉的表象以及感知到的問(wèn)題信息，將不同的事物建立聯(lián)系，有理有據(jù)地進(jìn)行聯(lián)想，從研究對(duì)象的部分信息推測(cè)出它具有的全部信息，在此過(guò)程中，無(wú)論是包含表象與聯(lián)想的形象思維還是用于推理的邏輯思維都能得到提高。除此之外，對(duì)實(shí)驗(yàn)展開(kāi)多種思路的分析過(guò)程也是學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維活動(dòng)的表現(xiàn)。因此，在演示實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)當(dāng)積極鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)所面臨的問(wèn)題，開(kāi)闊思路，廣泛聯(lián)想，提出自己的見(jiàn)解，也應(yīng)該給出時(shí)間讓學(xué)生發(fā)表觀點(diǎn)，互相交流。

例如在介紹“超重與失重”時(shí)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，教師可以讓學(xué)生進(jìn)行猜想：將一個(gè)裝滿水的瓶子開(kāi)一個(gè)小孔，如果將瓶子上拋或自由下落，瓶子中的水會(huì)從小孔中流出嗎？學(xué)生根據(jù)以往的生活經(jīng)驗(yàn)可能會(huì)猜想，自由下落時(shí)不會(huì)流出，上拋時(shí)會(huì)流出。經(jīng)過(guò)討論與交流后，教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的猜想并不正確，從而被激起學(xué)習(xí)興趣。

（二）設(shè)計(jì)問(wèn)題引發(fā)思考

教師在演示實(shí)驗(yàn)中除了需要將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象真實(shí)地展現(xiàn)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生有重點(diǎn)地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象外，還需要借由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象設(shè)計(jì)問(wèn)題，適時(shí)合理地拋給學(xué)生，引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考。在思考的過(guò)程中，學(xué)生需要將所觀察到的現(xiàn)象與存在腦海中的現(xiàn)象進(jìn)行聯(lián)結(jié)、對(duì)比，運(yùn)用形象思維找出兩個(gè)現(xiàn)象的相似點(diǎn);或是需要運(yùn)用到以往所學(xué)習(xí)到的知識(shí)，經(jīng)過(guò)邏輯推理，得到現(xiàn)象產(chǎn)生的原因;或是需要從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反推實(shí)驗(yàn)原理，運(yùn)用逆向思維解決問(wèn)題。因此，在演示實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)問(wèn)題、提出問(wèn)題可以培養(yǎng)學(xué)生的形象思維、邏輯思維與直覺(jué)思維。

例如在“自由落體運(yùn)動(dòng)”中，教師在做真空毛錢(qián)管實(shí)驗(yàn)前提問(wèn)，羽毛和金屬片在同一高度同時(shí)下落，誰(shuí)先落地？學(xué)生回答金屬片先落地。實(shí)驗(yàn)后教師提問(wèn)，為什么羽毛和金屬片同時(shí)落地？學(xué)生討論思考后回答，因?yàn)楣軆?nèi)真空，沒(méi)有空氣阻力，物體只受到重力。教師繼續(xù)提問(wèn)，他們的質(zhì)量并不相同，為什么會(huì)同時(shí)落地？學(xué)生回答由牛頓第二定律可知，他們有相同的加速度g，因此會(huì)同時(shí)落地。根據(jù)教師的三個(gè)連問(wèn)，學(xué)生思考由淺入深，由表及里，認(rèn)識(shí)到自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)。

（三）積累知識(shí)與方法

“不積跬步，無(wú)以至千里;不積小流，無(wú)以成江海?！敝R(shí)與方法的積累無(wú)論是在日常學(xué)習(xí)中還是在創(chuàng)新思維的培養(yǎng)中都尤為重要。而在創(chuàng)新思維的四個(gè)要素中，直覺(jué)思維的培養(yǎng)更加依賴于知識(shí)的積累。直覺(jué)思維具體表現(xiàn)為運(yùn)用已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，對(duì)問(wèn)題從整體上加以認(rèn)識(shí)和把握，以一種高度省略、簡(jiǎn)化、濃縮的方式，洞察問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，并迅速解決問(wèn)題或做出某種猜測(cè)。由此可見(jiàn)，直覺(jué)是主體所掌握的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)和所遇到的問(wèn)題擦碰出的思想火花，想要培養(yǎng)高中學(xué)生的直覺(jué)思維，就應(yīng)該讓他們積累更多的物理知識(shí)和物理方法。

物理教學(xué)中科學(xué)研究方法眾多，如控制變量法、轉(zhuǎn)換法、圖像法、理想模型法、極限法、類比法、微元法等。在演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師運(yùn)用科學(xué)方法分析、解決問(wèn)題，學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中掌握了科學(xué)方法，有效地訓(xùn)練了思維能力，養(yǎng)成良好的思考方法和習(xí)慣，在日后遇到類似的問(wèn)題時(shí)就能靈活運(yùn)用物理方法分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。學(xué)生將物理方法內(nèi)化，不僅能豐富自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，形成自己的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，也可以為直覺(jué)思維積累素材，以備在遇到問(wèn)題時(shí)靈光一現(xiàn)，運(yùn)用適當(dāng)?shù)奈锢矸椒ń鉀Q問(wèn)題。解決問(wèn)題的過(guò)程中也涉及了邏輯思維的使用。不同的方法有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，學(xué)生接觸不同的物理方法，可以啟發(fā)思維，培養(yǎng)思維的靈活性與獨(dú)特性。因此，科學(xué)物理方法與知識(shí)的積累可以鍛煉學(xué)生的邏輯思維與直覺(jué)思維。

例如在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，一般教學(xué)采用“紙帶法”計(jì)算出小車(chē)在相同時(shí)間間隔內(nèi)的平均速度，再作出

vt圖像，從而找出小車(chē)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但也可以將紙帶從計(jì)數(shù)點(diǎn)處剪斷，依次黏貼在坐標(biāo)橫軸上，取紙帶上端的中點(diǎn)作線。由于時(shí)間間隔相等，因此每條紙帶的長(zhǎng)度可以代表小車(chē)經(jīng)過(guò)相同時(shí)間間隔的平均速度。

（四）實(shí)驗(yàn)總結(jié)與反思

在演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，不應(yīng)該戛然而止，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和反思，讓學(xué)生再一次思考實(shí)驗(yàn)與本節(jié)課的聯(lián)系之處、實(shí)驗(yàn)的方案有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)有誤差的原因有哪些、是否可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)或創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)原理是否可以應(yīng)用到日常生活之中等等。學(xué)生在回顧實(shí)驗(yàn)原理與過(guò)程中不僅需要使用形象思維，還需要運(yùn)用逆向思維反推實(shí)驗(yàn)誤差所在，從而進(jìn)一步鞏固與加深理解、培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

三、 結(jié)語(yǔ)

高中物理演示實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維是一項(xiàng)重要的任務(wù)，需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，與時(shí)代發(fā)展相結(jié)合，優(yōu)化教學(xué)方式，敢于對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新，從而幫助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)操作，啟發(fā)創(chuàng)新思維，增強(qiáng)創(chuàng)新能力，為社會(huì)培育高素質(zhì)的科學(xué)人才。

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作者簡(jiǎn)介：陳珂，江蘇省揚(yáng)州市，揚(yáng)州大學(xué)。