淺談物理教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

鄭桂亮

摘? 要 作為與生活有密切聯(lián)系的物理學(xué)科，應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的學(xué)生。任課教師在理論教學(xué)中應(yīng)重視物理研究方法的傳授，在實驗教學(xué)中重視研究思路的掌握，以第二課堂活動為契機，讓學(xué)生認(rèn)識到所學(xué)的理論知識和規(guī)律是無時無刻不在發(fā)生的，以激發(fā)學(xué)生興趣，進(jìn)而實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

關(guān)鍵詞 物理教學(xué);創(chuàng)新能力;創(chuàng)新意識;創(chuàng)新品質(zhì);實驗;第二課堂

中圖分類號：G633.7? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）03-0123-03

0 前言

創(chuàng)新就是首先提出新思路，再采取新方法，最后運用思維能力進(jìn)行發(fā)明革新。物理學(xué)科是一門自然科學(xué)，是人類通過對自然界的探索和大量實驗，總結(jié)規(guī)律而逐漸提煉形成的認(rèn)知。物理知識與生活現(xiàn)象密切相關(guān)，其創(chuàng)新教育的重點是通過豐富的實驗教學(xué)和理論邏輯思維培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生想象力和好奇心，用理論和實驗的結(jié)合、課堂與生活的結(jié)合，以及授課教師的課堂組織形式來激發(fā)學(xué)生興趣，將課堂知識沉淀到生活中去，從而使學(xué)生擁有大膽的冒險精神和終身學(xué)習(xí)的欲望。

自然科學(xué)的學(xué)習(xí)與生活聯(lián)系是非常緊密的，生活中的各種事物都可以找到所學(xué)知識的影子，所以說，源于生活并服務(wù)于生活的物理教學(xué)在日常生活中顯得極為重要。培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新品質(zhì)的高素質(zhì)人才是物理學(xué)科的職責(zé)所在，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)生活現(xiàn)象及本源進(jìn)行創(chuàng)新的能力，自然成為物理學(xué)科教師義不容辭的責(zé)任。那么，如何在物理學(xué)科教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、提升學(xué)生的創(chuàng)新能力呢？筆者認(rèn)為應(yīng)從五方面入手。

1 激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新興趣，誘發(fā)創(chuàng)新動機

就某個體的學(xué)習(xí)成長來說，自己真心想學(xué)的東西才能形成自己的知識體系，不管是通過外因灌輸?shù)男问叫纬傻膶W(xué)習(xí)興趣，還是自發(fā)的學(xué)習(xí)興趣，都得是自己主觀能動性下通過沉淀形成的知識體系。哲學(xué)上講，外因是通過內(nèi)因起作用的。所以，如何利用興趣將創(chuàng)新的外因轉(zhuǎn)為內(nèi)因？物理教學(xué)主要教授物理知識和方法，這就要求物理學(xué)科教師努力創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣和愛好。就物理這門自然科學(xué)而言，單純的理論學(xué)習(xí)是不夠的，需要有相應(yīng)的實驗來加深學(xué)生對物理的認(rèn)知和理解。在理論學(xué)習(xí)中，教師可以在教學(xué)內(nèi)容中穿插科學(xué)家發(fā)明創(chuàng)造的故事，增加物理實驗在課堂中所占的比重，通過充分利用課外閱讀材料、科學(xué)地制作教學(xué)用具和教學(xué)課件等方法，使學(xué)生切實對物理知識有所理解和認(rèn)知，從而誘發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動機。

如在講授大氣壓強這一概念時，因理論知識非常抽象，筆者就通過精心設(shè)計演示實驗來講解這個知識點。首先，筆者為引起學(xué)生的好奇心，用紙蓋住杯子，然后問：“如果我把水杯倒過來，紙會掉下來嗎？”有人說會，有人說不會，意見不統(tǒng)一。于是，筆者把水杯倒了過來，紙片沒有掉下來。然后，筆者因勢利導(dǎo)，繼續(xù)發(fā)問：紙片沒有掉下來，是不是受到了什么作用？學(xué)生一定會聯(lián)想到力。再問：這個力的方向是怎樣的？學(xué)生聯(lián)想到力的方向，把力的三要素回顧了一遍。又問：是誰施加了這個力呢？問題提出后，筆者沒有馬上為學(xué)生揭曉答案，而是和學(xué)生共同完成了馬德堡半球?qū)嶒?。筆者將兩個空心的半球合在一起，用抽氣筒把球內(nèi)的空氣抽出來，然后請班內(nèi)公認(rèn)的力氣最大的學(xué)生來往兩邊拉。在同學(xué)們的關(guān)注中，兩名學(xué)生費了九牛二虎之力也未能將半球拉開。隨后，筆者擰開半球上的通氣管，嘶嘶聲響過后，請一位弱不禁風(fēng)的女生上來，結(jié)果輕輕一拉，兩個半球很輕易就分開了。就這樣，筆者通過兩個實驗，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到大氣具有壓強，而且大氣壓強在任何方向都存在。

在實驗過程中，教師對學(xué)生的探索給予肯定、鼓勵和引導(dǎo)，就能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。此時，如果教師抓住時機，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)思考：日常生活中還有哪些現(xiàn)象能證明大氣壓強的存在呢？學(xué)生就會充分挖掘生活中自己看到的、經(jīng)歷過的現(xiàn)象來進(jìn)行驗證：喝奶茶時，用吸管能把杯內(nèi)的奶茶吸出來;用嘴吸鼓起來的塑料袋，塑料袋就會癟下去……通過探索和發(fā)現(xiàn)實驗和自然現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，可以極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和動機，為更好地掌握物理打下堅實的基礎(chǔ)。

2 鼓勵學(xué)生善于觀察、敢于想象，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

善于觀察、敢于想象是創(chuàng)新的前提，只有敏銳地觀察才能隨時捕捉自然現(xiàn)象，理解所學(xué)的知識是自然界中無時無刻不在發(fā)生的，才能從中發(fā)現(xiàn)和提煉，才能有所突破。

2 000多年前，古希臘科學(xué)家阿基米德在洗澡時，由澡盆溢水找到了解決王冠之謎的方法，從而總結(jié)和提煉出著名的阿基米德定律;瓦特通過水蒸氣頂起壺蓋的現(xiàn)象，創(chuàng)新發(fā)明了蒸汽機;法拉第根據(jù)電生磁的現(xiàn)象逆向思考，通過不斷地實驗發(fā)現(xiàn)了磁也能生電;波義耳觀察到落入鹽酸溶液中的紫羅蘭花瓣變成紅色，發(fā)明了化學(xué)上用的指示劑……古今中外無數(shù)科學(xué)家發(fā)明創(chuàng)新的事例都能證明，生活中認(rèn)真細(xì)致地對自然現(xiàn)象進(jìn)行觀察研究，并展開豐富想象，不僅能形成和加深對自然科學(xué)的認(rèn)知，更能在探索中激發(fā)創(chuàng)新意識。

例如，在講“光折射”這節(jié)課時，筆者讓學(xué)生對比開窗和透過窗玻璃觀看窗外景色的差異，隨后拿出一個透鏡慢慢靠近窗對面的白色墻壁，隨著透鏡與窗玻璃之間距離的慢慢變化，窗外景物在墻上成像越來越清晰?？吹綄W(xué)生的表情由不解到驚奇直至目瞪口呆，筆者不失時機地說：“上節(jié)課我們已經(jīng)知道光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，大家思考一下光通過我手中的透鏡還會是這樣傳播嗎？”學(xué)生議論紛紛：“老師玩魔術(shù)！”“這可不是玩魔術(shù)，是光傳播的問題。”“不會，如果仍沿直線傳播，就會像透過窗玻璃一樣，不可能有圖像?！薄@樣一節(jié)課下來，學(xué)生邊思考邊觀察，邊觀察邊思考，在實驗和現(xiàn)象中切實檢驗到了理論知識。這樣一來，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就不再是簡單的接受和被動記憶，而是真正變成在探究和創(chuàng)新活動中不斷自我激發(fā)和主動認(rèn)知，從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。

3 加強實驗課教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新品質(zhì)

“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)?！边@是非?？茖W(xué)的一個方法論。所以說，物理實驗對于物理學(xué)的學(xué)習(xí)和認(rèn)知具有重要意義。物理實驗在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力方面有著獨特的作用，教師適時引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實驗觀察過程，激發(fā)思維活動，從中發(fā)現(xiàn)和提煉總結(jié)規(guī)律，實現(xiàn)由感性認(rèn)知向理性認(rèn)知的飛躍。在這個過程中，學(xué)生通過動眼、動腦、動口、動手，使各種能力都能得到訓(xùn)練。世界上許多科學(xué)家發(fā)明創(chuàng)造都是通過無數(shù)次的實驗，從無數(shù)次的失敗中獲得成功的，可見，實驗動手能力是一項非常重要的創(chuàng)新素質(zhì)。

物理史上著名的“伽利略的自由落體實驗”就是一個這樣的典型實驗。亞里士多德這樣告訴人們：質(zhì)量大的物體比質(zhì)量小的物體下落得快。對此，人們深信不疑。伽利略卻大膽地向這一觀點提出挑戰(zhàn)，他從比薩斜塔上同時扔下一輕一重兩個物體（相同材料的大小兩個鐵球），結(jié)果大家看到的是兩個物體同時落地。伽利略向世人展示了可貴的“尊重科學(xué)，不畏權(quán)威”的精神。

再如，1851年，法國著名物理學(xué)家傅科為驗證地球自轉(zhuǎn)，當(dāng)眾做了一個實驗，用一根長達(dá)67 m的鋼絲吊著一個重

28 kg的擺錘（擺錘直徑0.30 m），擺錘的頭上帶有鋼筆，可觀測記錄它的擺動軌跡。傅科的演示說明地球在圍繞地軸旋轉(zhuǎn)。在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時針方向，30小時一周期;在南半球，鐘擺應(yīng)是逆時針轉(zhuǎn)動;而在赤道上將不會轉(zhuǎn)動;在南極，轉(zhuǎn)動周期是24小時。這一實驗裝置被后人稱為傅科擺，也是人類第一次用來驗證地球自轉(zhuǎn)的實驗裝置。該裝置可以顯示由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生科里奧利力的作用效應(yīng)，也就是傅科擺振動平面繞鉛垂線發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，即傅科效應(yīng)。實際上這等同于觀察者觀察到地球在擺下的自轉(zhuǎn)。

這兩個實驗在當(dāng)時非常出名，引起很多人的興趣，現(xiàn)在提起來都津津樂道，做成個小實驗，既好看又好玩，一下子就能將學(xué)生的興趣吸引到物理科學(xué)上來了。再做一個反駁自由落體的實驗，同一個紙片自由落體和把這個紙片團(tuán)成一個紙團(tuán)自由落體，兩個相互對比觀察現(xiàn)象，直接就反駁了亞里士多德的理論。抽象的理論知識可以幫助學(xué)生通過實驗來理解和學(xué)習(xí)，從而提高他們的實踐動手能力;引導(dǎo)學(xué)生從自己的生活中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，提高他們的創(chuàng)新能力。

4 重視物理研究方法的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)

思維是創(chuàng)造的核心。批判性思維的重點就是敢于說不，敢于質(zhì)疑權(quán)威、挑戰(zhàn)權(quán)威。敢于懷疑一切不同的思維方式，能使人發(fā)現(xiàn)先哲的遺漏和錯誤，從而獲得科學(xué)的進(jìn)步。從相反的方向來思考分析問題，能使人超越常規(guī)、打破習(xí)慣，從另一角度找到問題的最佳解決方案。而發(fā)散思維能使人全面地認(rèn)識事物，使人們從不同層面、不同角度全面地對事物進(jìn)行認(rèn)知和探索，從而準(zhǔn)確地把握事物的本質(zhì)和規(guī)律。課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的主渠道，通過加強物理研究方法的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生積極思維、深入探討，啟發(fā)學(xué)生通過提煉、總結(jié)來做結(jié)論、下定義;充分組織學(xué)生運用不同的方法、不同的思路，從多方面、多角度、多層次思考問題;把學(xué)生從單一的思維模式中解脫出來，培養(yǎng)學(xué)生探索問題的敏感性、靈活性、深刻性和獨創(chuàng)性。

5 以第二課堂活動為契機，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識

第一課堂是教師主導(dǎo)的以教為主的教學(xué)模式，雖一直在改革并提倡主動學(xué)習(xí)的模式，但總體而言仍是教師主導(dǎo)。第二課堂活動是學(xué)生在教師的簡單指導(dǎo)下進(jìn)行，所以教師要積極組織學(xué)生開展小發(fā)明、小創(chuàng)造等活動，培養(yǎng)學(xué)生的專利和出版意識。申請專利和發(fā)表出版是體現(xiàn)創(chuàng)新能力的兩種重要社會形態(tài)。任何發(fā)明創(chuàng)造和科學(xué)理論只有得到社會的廣泛認(rèn)同，才會轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮閺姶蟮默F(xiàn)實生產(chǎn)力。申請專利和發(fā)表出版可以推動人們不斷創(chuàng)新，這兩種強烈的意識會讓人自覺地、經(jīng)常地關(guān)注自己身邊的偶然，從而發(fā)現(xiàn)更多的創(chuàng)新機會。在物理教學(xué)中，以第二課堂活動為契機，通過下列幾項措施可以更好地實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

積極組織開展校園科技節(jié)、創(chuàng)新大賽等活動，鼓勵學(xué)生積極參與區(qū)、市、省、全國的科技活動? 教師亦可根據(jù)學(xué)生年齡段，興趣愛好、技能，將學(xué)生分成若干科技活動小組，展現(xiàn)校園中百花齊放春滿園的科技活動效果，比如舉辦自然科學(xué)、無線電、航模、航天、科技制作、天文觀測以及能源利用等科技活動。在第二課堂活動中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)的興趣和熱情，同時為學(xué)校科技教育創(chuàng)設(shè)良好的氛圍，引導(dǎo)和教育學(xué)生在科技探索中交流、碰撞、積累經(jīng)驗，從而形成好的科技學(xué)習(xí)習(xí)慣和認(rèn)知，為之后的學(xué)習(xí)和人生道路選擇提供豐富的經(jīng)驗和開闊的視野。例如，CCTV-10的“我愛發(fā)明”是一個很好的欄目，教師可以組織學(xué)生去收看，去琢磨，去討論，去爭辯，去發(fā)現(xiàn)……久而久之，學(xué)生會在這些科技活動、科技交流、科技創(chuàng)作中受到熏陶，進(jìn)而提升科學(xué)素養(yǎng)，并在各種活動中學(xué)習(xí)與實踐。

青少年有強烈的好奇心和探究欲，他們很喜歡把學(xué)到的知識進(jìn)行動手操作以得到身邊人的認(rèn)可。為此，學(xué)校可以多組織學(xué)生參與科技創(chuàng)作大賽、科技知識大賽等活動，并建立起嚴(yán)格的檢查、考評、獎勵制度，以提高科技活動的實效。學(xué)校將學(xué)生有創(chuàng)意的小制作、小發(fā)明進(jìn)行展覽，教師進(jìn)行指導(dǎo)和完善;也可以鼓勵學(xué)生撰寫科技小論文，有條件的學(xué)校還可以出版?？瑢W(xué)生的成果展示出來，讓廣大師生體驗到科技創(chuàng)新的成就感和價值感，從而激發(fā)和培養(yǎng)青少年科技創(chuàng)新的興趣。

營造良好的科技教育環(huán)境? 為使科技教育健康、有效、有序、有質(zhì)地開展，從學(xué)校層面制定各種有利于科技發(fā)展的措施，保證科技教育的順利開展。學(xué)校應(yīng)加大投入，確?？茖W(xué)技術(shù)教育落到實處。例如：充分利用教室、走廊、科技培訓(xùn)室等，設(shè)立“科學(xué)名人”“科學(xué)生活”“科學(xué)幻想”“科學(xué)制作”等專欄，營造濃郁的科技教育文化環(huán)境，并建設(shè)科技成果展廳，陳列學(xué)生的科技發(fā)明，使展廳充滿學(xué)生永不枯竭的夢想和樂趣;積極籌備建設(shè)如“動漫制作室”“科技創(chuàng)作實驗室”“種植小區(qū)”等學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)客活動基地;通過積極與當(dāng)?shù)氐膱D書館、氣象局、科技館等科普單位建立聯(lián)系，從而為學(xué)生開展科技活動提供豐富的資源、平臺和實驗場所。

鼓勵學(xué)生利用技術(shù)創(chuàng)新解決生活中遇到的問題? 知識轉(zhuǎn)化為能力需要一個過程，過程就是知識的實踐，即科技發(fā)明的實踐，小發(fā)明也蘊含著大智慧?？梢詥l(fā)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，結(jié)合生活經(jīng)驗，利用身邊的廢棄材料進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)作，從而實現(xiàn)科技創(chuàng)新的價值;啟發(fā)學(xué)生從改造家用工具開始，體驗發(fā)明創(chuàng)造帶來的樂趣，例如：撈魚網(wǎng)加個蓋子防止魚逃跑;雨衣加個充氣圈防止雨水滴到鞋子里……這些小發(fā)明創(chuàng)造在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。

6 結(jié)語

總之，要充分借助教學(xué)這一教書育人的主渠道，把握學(xué)生的特點和學(xué)科特征，有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新能力?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]黃金花.物理學(xué)科教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的研究[M]//《教師教學(xué)能力發(fā)展研究》科研成果集（第十七卷）：《教師教學(xué)能力發(fā)展研究》總課題組專題資料匯編.2018.

[2]徐殷.淺談中職物理學(xué)科的人文性及其對人才培養(yǎng)的價值[J].職業(yè)，2020（3）：55-56.

[3]崔艷萍.淺談初中學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].課程教育研究，2020（8）：159.

[4]葛德成.創(chuàng)新實驗設(shè)計，提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)[J].物理教師，2020（4）：52-55，62.