從質(zhì)疑走向創(chuàng)新
——對高中物理課堂教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培育的思考

鄔晨海

(上海市曹楊第二中學(xué) 上海 200062)

愛因斯坦曾說：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要．因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問題也許僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步．”在物理教學(xué)中如何提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、養(yǎng)成多問一個(gè)為什么的習(xí)慣、學(xué)會(huì)質(zhì)疑是提升學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的前提．很難想象，一個(gè)墨守陳規(guī)的人會(huì)具備創(chuàng)新素養(yǎng)．物理學(xué)發(fā)展史就是不斷對前人的觀念提出質(zhì)疑，并在尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建立起一個(gè)新的理論體系：沒有伽利略、牛頓的質(zhì)疑就不會(huì)有經(jīng)典力學(xué)；同樣，沒有愛因斯坦等大師的質(zhì)疑就不會(huì)有近代物理的發(fā)展．人類對光的本性的認(rèn)識(shí)過程就是不斷地質(zhì)疑前人的觀點(diǎn)，并在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建構(gòu)起來的．在物理課堂教學(xué)的過程中提升學(xué)生的質(zhì)疑能力是學(xué)生成為課堂教學(xué)主體的一個(gè)重要體現(xiàn)．如何在物理課堂教學(xué)中提升學(xué)生的質(zhì)疑能力并在此基礎(chǔ)上發(fā)展他們的創(chuàng)新素養(yǎng)是一個(gè)值得我們深思的問題．為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，筆者在高中物理課堂教學(xué)中進(jìn)行了以下探索．

1 以巧妙的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)引起認(rèn)知沖突 引發(fā)學(xué)生生疑

新課引入的過程是課堂教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，巧妙的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)能引發(fā)學(xué)生的疑惑，引起他們的思考．以下是一節(jié)全電路歐姆定律的教學(xué)設(shè)計(jì)片段.

教師的問題：如圖1所示的電路中，電壓傳感器直接接在電源的兩端，我們把電壓傳感器所測量的、電源兩端的電壓稱為路端電壓．當(dāng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流傳感器和電壓傳感器的示數(shù)會(huì)有什么變化？

圖1 探究全電路歐姆定律電路圖

學(xué)生的回答：電流傳感器的示數(shù)發(fā)生變化，而電壓傳感器的示數(shù)保持恒定．

教師的引導(dǎo)：那么請大家按照實(shí)驗(yàn)電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注意觀察兩個(gè)傳感器的示數(shù)．

學(xué)生的回應(yīng)：學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果大吃一驚，電壓傳感器的示數(shù)居然發(fā)生了變化！這是怎么回事？

學(xué)生并不是帶著一個(gè)空空的腦袋來到課堂，對于不少問題，他們心中早已有了自己的理解．對于高二的學(xué)生，部分電路的歐姆定律在他們的腦海里根深蒂固；實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是出乎學(xué)生的意料的，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和學(xué)生的認(rèn)知水平發(fā)生了強(qiáng)烈的沖突，極大地激發(fā)了學(xué)生的探究熱情，為學(xué)生進(jìn)一步的探究設(shè)置了非常好的情境．

2 以開放的任務(wù)驅(qū)動(dòng) 激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的熱情 使得學(xué)生樂于創(chuàng)新

隨著兒童的成長，好奇心變得越來越弱，問題變得越來越少，課堂變得越來越沉悶．對于這些現(xiàn)象，教師是不滿的，但大多數(shù)教師僅僅停留在抱怨上，其實(shí)，課堂氣氛的活躍程度很大程度上取決于教師的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)．

沒有以多樣性、豐富性為前提的教學(xué)過程，學(xué)生的創(chuàng)新精神是不可能培養(yǎng)起來的．傳統(tǒng)的課堂教學(xué)大都是“教師講、學(xué)生聽、教師寫、學(xué)生記”的形式，課堂氣氛沉悶，學(xué)生缺少主動(dòng)權(quán)，更談不上發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維了，所以教師要落實(shí)如何從“教”的角度去喚起學(xué)生“學(xué)”的興趣，以學(xué)生活動(dòng)為主線，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用，讓每個(gè)學(xué)生參與教學(xué)過程，在參與的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神．

高一教材第一章第G節(jié)的自由落體運(yùn)動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，在進(jìn)行本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)理解了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，初步學(xué)會(huì)了位移傳感器和光電門傳感器的使用，初中時(shí)曾接觸過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在此基礎(chǔ)上要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律． 這是一個(gè)開放的任務(wù)，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了交流：有的小組用位移傳感器得到自由落體運(yùn)動(dòng)的s-t圖像,有的小組用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)在連續(xù)等時(shí)間內(nèi)所發(fā)生位移的特點(diǎn)，也有的小組用光電門傳感器研究下落的高度h與對應(yīng)的速度v之間的關(guān)系，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)，有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情并激發(fā)出他們的求異的熱情，提升了學(xué)生創(chuàng)新的動(dòng)力．本節(jié)課教學(xué)知識(shí)目標(biāo)的落實(shí)不是本課的重點(diǎn)，而實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)的分析和處理能力是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而開放式的教學(xué)設(shè)計(jì)給學(xué)生提供了一個(gè)廣闊的舞臺(tái)，給學(xué)生的創(chuàng)造性活動(dòng)提供了一個(gè)寬廣的舞臺(tái)．在高中物理的教學(xué)過程中，我們應(yīng)該選取合適的教學(xué)內(nèi)容，開展研究性學(xué)習(xí)，學(xué)生親身經(jīng)歷探究的過程，體驗(yàn)創(chuàng)新的艱難、合作的重要以及成功的喜悅．對于學(xué)生的新想法、新做法，教師應(yīng)該給予積極的評(píng)價(jià)，使得學(xué)生樂于創(chuàng)新．

3 以小課題為載體拓展質(zhì)疑空間 開展研究性學(xué)習(xí)

牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律的常見表述是：相互作用的兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上．在復(fù)習(xí)了牛頓第三定律的內(nèi)容后，教師提出了如下的疑問：如圖2所示，磁鐵對導(dǎo)線的作用力F的作用點(diǎn)在導(dǎo)線上，那么，導(dǎo)線對磁鐵的作用力的作用點(diǎn)在哪里呢？問題一經(jīng)拋出，教室里頓時(shí)熱鬧了起來，如果作用點(diǎn)在磁鐵上，那么作用力和反作用力就不在一條直線上了！牛頓第三定律出錯(cuò)了??？學(xué)生們居然敢于質(zhì)疑權(quán)威了！無論結(jié)果如何，敢于質(zhì)疑權(quán)威，學(xué)生們還是感受到了那份激動(dòng)．針對上述疑問，請學(xué)生設(shè)計(jì)方案回應(yīng)上述質(zhì)疑．

圖2 探究磁鐵與導(dǎo)線間的作用

圖2是一組學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，如果作用點(diǎn)在磁鐵上，根據(jù)力矩平衡分析可知，T1和T2應(yīng)該都增大；如果作用點(diǎn)和F共線，T1應(yīng)該減小，T2應(yīng)該增大．學(xué)生去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于磁鐵受到電流的作用力很小，力傳感器的讀數(shù)變化不容易觀察到．

實(shí)驗(yàn)沒有達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，學(xué)生很沮喪，但是并沒有就此放棄，他們優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，通過杠桿結(jié)構(gòu)，將繩子中的拉力T1放大為T3，T2放大為T4，如圖3所示．當(dāng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察到T3減小、T4增大時(shí)，那種興奮，那份喜悅無以言表，原來，作用點(diǎn)可以在物體之外的！牛頓第三定律是經(jīng)得起考驗(yàn)的！通過上述小課題的研究的經(jīng)歷，極大地提升了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情．敢于質(zhì)疑，并在質(zhì)疑的基礎(chǔ)上調(diào)用自身的物理知識(shí)儲(chǔ)備進(jìn)行科學(xué)研究，體驗(yàn)到科研的不易，失敗后的不放棄，在終于看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果后體驗(yàn)到成功的喜悅，感受到牛頓第三定律簡潔之美．

圖3 學(xué)生設(shè)計(jì)的方案

4 以學(xué)生主動(dòng)質(zhì)疑為目標(biāo) 讓學(xué)生由“被引導(dǎo)質(zhì)疑”向“自主質(zhì)疑”轉(zhuǎn)變

教師在教學(xué)中不僅要引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，更要讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下逐步過渡到自主質(zhì)疑．這樣學(xué)生才能走向創(chuàng)新的境界．德國心理學(xué)家戈特里弗德·海納特說過：“創(chuàng)造力意味著從復(fù)述和反映式的狹隘思維活動(dòng)中解放出來，向靈活性、自發(fā)性、獨(dú)立性方向發(fā)展．”為此我們在教學(xué)中必須教給學(xué)生質(zhì)疑的方法，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑的思維習(xí)慣．我們可以教給學(xué)生以下質(zhì)疑方法.

(1)因果質(zhì)疑

這是最常用的一種質(zhì)疑方法，就是讓學(xué)生對每一個(gè)現(xiàn)象都要問一問“為什么”，最典型的事例就是“牛頓的蘋果”，看似天經(jīng)地義的事實(shí)，沒有人去思考為什么，而牛頓卻問自己：這是為什么呢？而這一質(zhì)疑最終促成了萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)．

(2)比較質(zhì)疑

比較同一物體的不同部分或不同物體、不同現(xiàn)象之間的異同等，常常能提出具有獨(dú)特性的問題．比較的類型主要有類比和對比，有橫向比較和縱向比較．通過類比能發(fā)現(xiàn)事物之間的共同點(diǎn)，如力學(xué)中的萬有引力定律和電學(xué)中的庫侖定律在數(shù)學(xué)形式上的高度相似促成了人們構(gòu)建了微觀世界的形態(tài)：原子的行星結(jié)構(gòu)模型；通過對比能發(fā)現(xiàn)事物之間的不同點(diǎn)：繞恒星公轉(zhuǎn)的行星和繞核旋轉(zhuǎn)的電子，它們既相似又不盡相同，行星的運(yùn)行軌跡是確定的，而電子的軌道卻是出現(xiàn)電子的概率高的空間，是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律；通過橫向比較可以找到事物彼此的異同；通過縱向比較可以找到事物的前后變化，通過比較，就可以更加全面地看問題．

(3)反問質(zhì)疑

正面的問題反過來又會(huì)怎樣呢？在學(xué)習(xí)左手定則時(shí)，教科書上是這樣表述的：伸開左手，使大拇指跟其余4個(gè)手指垂直且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向電流方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向．教科書只是在課程標(biāo)準(zhǔn)的要求下做了限定，做了簡化，如果電流和磁場方向不垂直呢？課本上的左手定則所描繪的手形是做不出來的，四指和電流方向一致、磁感線垂直穿過手心，二者不可得兼，那么此時(shí)安培力是否存在呢？如果存在，安培力方向又該如何判斷呢？一個(gè)問題剛剛解決，一個(gè)新的問題又出現(xiàn)了，人們就是在不斷的提出問題、解決問題的過程中得以成長．

讓學(xué)生經(jīng)常換個(gè)角度思考，必然能提出各種不同的問題，因此教學(xué)中教師可以引導(dǎo)學(xué)生逆向思維，從問題的相反方向深入地進(jìn)行探索，但教師啟發(fā)學(xué)生逆向思維要準(zhǔn)確揭示內(nèi)涵，要合乎情理，不能隨意求異，隨意逆向．同時(shí)強(qiáng)調(diào)思維要立意求新，但不能脫離實(shí)際．

(4)聯(lián)系質(zhì)疑

找出一種現(xiàn)象與另一種現(xiàn)象的外在的或內(nèi)在的聯(lián)系，從而揭示出事物之間的變化規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的深化理解，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的目的．

在引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑探索的過程中，要十分注意分析、比較、抽象、概括，經(jīng)常在這方面進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)生的學(xué)習(xí)才會(huì)變得主動(dòng)，真正成為教學(xué)的主體，使其逐步具有探索意識(shí)和創(chuàng)新精神．

5 以學(xué)生為課堂教學(xué)的主體 營造民主的課堂氛圍 使學(xué)生敢于質(zhì)疑 勇于創(chuàng)新

在課堂教學(xué)過程中，需改進(jìn)師生關(guān)系，教師應(yīng)將自己的思維還原、稚化，站在學(xué)生的角度看問題，做到大智若愚．現(xiàn)實(shí)的課堂中，教師往往對所教的內(nèi)容已經(jīng)成竹在胸，其結(jié)果就是：教師越“聰明”，就會(huì)感覺學(xué)生“越笨”，師生缺乏共同的話語體系，造成了“巧娘拙女”的結(jié)果．

在課堂上，當(dāng)學(xué)生的思維活動(dòng)或結(jié)論超出教師的設(shè)計(jì)期望軌道時(shí)，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出自己的想法，而不是強(qiáng)行把學(xué)生的思維納入自己的思維模式之中，用自己的結(jié)論束縛學(xué)生的創(chuàng)新思維，更不能用粗暴的方式來中斷學(xué)生的思維過程．對待學(xué)生質(zhì)疑、創(chuàng)新的精神要精心培育、百般呵護(hù)，營造良好的氛圍.否則，課堂勢必逐步喪失活力，質(zhì)疑、創(chuàng)新就會(huì)離我們越來越遠(yuǎn)．

泰勒教授是楊振寧的老師，是一名教授，他講課總是“留有余地”，讓學(xué)生講，泰勒的新見解非常多,喜歡和別人討論, 即使是不成熟的想法也常常與學(xué)生們討論．或許，正是由于這種教學(xué)方式，使得他的學(xué)生們有更多的機(jī)會(huì)思考、質(zhì)疑、交流、創(chuàng)新，真正做到青出于藍(lán)而勝于藍(lán)，這不正是我們的教育所追求的嗎？

聞道有先后，術(shù)業(yè)有專攻，教師不必一覽眾山?。畵Q位思考是我們必須做的，尊重學(xué)生不是句空話，教學(xué)過程中教師應(yīng)該學(xué)會(huì)傾聽，想學(xué)生所想，當(dāng)師、生的“頻率”近了，具備了共同的話語體系，那么距 “共振”也就不遠(yuǎn)了，此時(shí)，學(xué)生的思維被“激活”，敢于質(zhì)疑教師，敢于質(zhì)疑書本，敢于表達(dá)自己的見解，或許此時(shí)學(xué)生已經(jīng)具備了一定的創(chuàng)新素養(yǎng)了．