在物理教学中培养学生的创新能力 陈展仪 本文是根据本人在探索学科“四结合”过程中，通过教学实验，结合物理学科的改革和发展趋势，在完成物理学科四结合的探索课的基础上撰写的，它指出了物理教学中培养学生创新能力的重要性和必要性，并根据创新教育理论论述了如何在物理教学过程中对学生进行创新能力的培养。 关键词： 物理教学 培养 创新能力 今年初教育部基础教育司正式向语文“四结合”教学改革试验研究课题组发文，要求将《语文“四结合”教学改革试验研究》项目扩展到中小学其它学科，充分利用现代教育技术进行关于“学科教学改革、创新精神培养、实践能力训练、信息技术运用” 四结合的试验探索。我也在学校的组织下进行了物理学科的“四结合”试验探索，并完成了《自由落体运动》的“四结合”试验录像课。在探索过程中，让我深刻认识“四结合”研究重点和目标是培养学生创新和实践能力，全面提高学生素质。它与第三次全国教育工作会议提出的："素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点"正不谋而合。但是由于没有提供可操作的理论和方法，教师很难立足本职岗位，通过学科教学来培养学生的创造性思维，这就使"素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点"的要求难以落实。特别是在如何培养学生的创新能力更难推广。当然，创新能力的培养不是一蹴而就的，它是一个渐进的、长期的培养过程．以下谈谈本人对此认识与做法： 物理教学中培养学生创新能力的必要性
社会对新型人才的需求向教育教学改革提出了新的要求：实施创新教育，培养学生的创新能力，造就创造性人才。国家主席江泽民在策三次全国教育工作会议讲话中指出：“教育是知识创新、传播和应用的主要基地，也是培育创新精神和创新人才的摇篮。无论在培养高素质的劳动者和专业人才方面，还是在提高创新能力和提供知识、技术创新成果以及增强民族凝聚力方面，教育部具有独特的意义。我们的各级各类教育机构，我们的全体教育工作者、对增强包括民族凝聚力的综合国力，承担着庄严的职责。” 也就是说，教育在培育民族创新精神和培养创造性人才方面，肩负着特殊的使命。关注和改善学生的思维状况，发现和开发蕴藏在学生身上的潜在的创造性品质，便成为学校和教师在教育教学过程中应当履行的最基本、最重要的职员之一。而现代教育理论和心理学理论已经揭示了，每一个正常的学生都具备发展和增强其创造性思维的潜力，其创造性思维发展水平的高低主要取决于教育、自身的努力以及机遇。所以教育过程中必须且一定要培养学生的创新能力。 中学生在课内外通过创造性思维和创造想像所表现出来的创新能力，属于初级水平，一般不具有社会实用价值。然而注重利用教学活动强化创新意识，培养创新能力，会对学生今后的发展，形成具有社会价值的、更高水平的创新能力产生深远影响。所以基础教育要把培养学生的创新能力作为教学的重要目标。 我国的中学物理教学十分注重系统知识的传授，对于学生创新能力的培养重视和研究的还很不够．教师在教学中也较少考虑如何培养学生的创新能力，在进一步深化素质教育的今天，中学物理教学应着力于培养学生的创新素质。事实上物理学的每一步发展，都是科学家创造性工作和思维的结果。物理学作为新技术应用、新科学创立、新思维发展的原动力，始终屹立于科学前沿，推动技术的进步和创新。这正是在物理教学中点燃学生创新意识“火花”的引线。物理教学在培养学生创新素质上有得天独厚的优势。 2、如何培养学生的创新能力 2．1教师要改变观念
在物理教学中实施创新教育，首先要解决的问题是教师教育观念的转变。教师在理论方面应认识到：人的创新能力主要包括：具有较为广博的、程序化的、结构合理的知识系统，具有强烈的好奇心、自主性和稳定的自信心、坚持力等个性品质；具有灵活、独特的思维品质、创造性思维能力和创造想像能力。创新能力的特点是观察敏锐、注意集中、想像丰富、思维灵活并具有独特性。所以教育不应该仅仅是训练和灌输的工具，它应该是发展认知的手段．按照素质教育的要求，教师要树立敬业爱生、因材施教、教学相长的观念。创新教育追求在德智体美全面发展的基础上，激发和培养全体学生的创新精神和创新能力，启发学生创新性地学知识，创造性地用知识，而不是使学生被动地接受知识、消极地存贮知识。所以一个有创造性的教师应能帮助学生在自学的道路上迅速前进，教会学生怎样对付大量的信息，他更多的是一个向导和顾问，而不是机械传递知识的简单工具。 2备课的着手，有意识地渗透创新教育的思想
创新能力的培养应是贯穿于整个教学过程之中的。因此，教师在教学设计应由始至终渗透对学生创新意识的培养。教师的教学方法上的设计应当有助于学生自主学习、独立思考，有助于提高学生的思维素质，有助于学生的察赋和潜能的充分开发。在整个教学过程中，教师都要力求做到“稚化”自身，即从学生的角度，以学生的眼光来审视所遇到的问题，因为有一些在教师看来是不起眼的小问题，对于学生来说却是一次难得的“创新”机。教师要在挖掘教材的基础上，精心设计有利于培养学生创新能力的教学切入点，这些切入点可以是教学难点和重点、演示实验，也可以是物理学家的创新经历和体验，或者是学生自己的创新成果展示，以激发学生的求知和创新欲望。教师要善于引导和迁移学生的创新意识，以使其发展成为对科学真理的追求与探索。 3堂教学是培养学生创新能力的主渠道
2．3．1创设宽松的环境 美国心理学家罗杰斯认为心理的安全与心理自由是有利于创造性发挥的一般条件。对个人的赞许乃是促进心理安全的最重要因素之一。因而在教学中就应该创设宽松的环境，使其创造性思维与创造力得到充分发挥。贬斥、讥讽是绝对禁止的。而必须爱护和保护学生，包括他们的好奇心、求知欲、探索精神和创造性的品质。同时开发学生的禀赋与潜能，对他们的创新成果给予积极的肯定和扶持，鼓励他们努力探索、努力发现、努力创造。只有营造祟尚真知、追求真理的氛围和宽松环境，才能最大限度地鼓励和保护学生的创新意识（哪怕是创新意识的萌芽）。教师和学生的积极性都得到了极大的尊重，由于学生积极参与，由于每个学生的创造性都受到重视，指令性和专断的师生关系将难于维系，教师的权威将不再建立在学生的被动与无知的基础上，而是建立在教师借助学生的积极参与以促进其充分发展的能力之上。在创新教育体系中，师生关系将进一步朝着“教学相长”的方向转化和深化。 2．3．2多用鼓励和启发的方式 鼓励学生自主学习、独立思考，帮助学生建构符合时代要求的辩证思维方式，培养学生的探索精神和创新思维。在“四结合”教学试验中，我都采用以学生自我学习的教学方式。包括引导学生阅读课本、到网上去查看软件和搜查资料、分组讨论互相启发等。学生就在自我学习与研究的过程，逐渐地培养了自我探索精神，从而为创新能力的培养打下基础。 启发引导学生大胆猜想。人凭借想象常能未经逐步仔细的分析迅速对问题答案作合理推猜、设想即猜想。猜想是一种创造性的思维形式。牛顿说：“没有大胆的猜想就不可能有伟大的发现。”任何科学学说的发现起初都是大胆猜想，由光电效应现象，爱因斯坦大胆猜想，光是不连续的，而是由一份份的光子组成的，提出了光子说，从而成功地解释了光电效应。因此，为培养学生的创新素质，在物理教学中除培养好学生的逻辑思维以外，还应充分挖掘出教材中的猜想因素，适时鼓励学生大胆猜想，并善于对猜想进行科学论证。如在《自由落体运动》的“四结合”试验课中，一开始，我让学生猜想，如果自己在月球上，右手拿铁锤，左手拿羽毛，让两者同时从同一高度下落，结果会怎样。然后让学生自由发言，再通过自我学习找出答案，最后用美国宇航员在月球表面所做实验加以证实。又如讲述电荷在物体表面上的分布，也是先让学生猜想电荷在物体分布的各种可能性，然后再让学生自己动手做实验去证。 鼓励学生发现问题，勇于探索。创新意识是创新素质培养的前提，因为人的创新素质不仅将外化为新思想、新技术和新产品的发明创造和应用层面，而且表现为善于发现问题、求新求变、积极探究的心理取向。在教学中要启发学生自己发现问题，自己解决问题，使学生逐渐养成独立获取知识和创造性地运用知识的习惯。如在解答习题和演示实验的过程中，教师要避免直接把结论灌输给学生，而是要对学生提出分析题目所提供的情境的物理过程、观察实验现象等的具体要求，并给学生以适当的思考时间，使他们获得“亲自得出研究结论”的创新机会，在实施创新行为的过程中发展能力。在《自由落体运动》引导学生得出自由落体运动的概念后，要求学生利用网上资源和已学知识证明自由落体运动是一种匀变速直线运动，并找出它的特点。结果学生能发现证明自由落体运动是一种匀变速直线运动的方法有两种，一是实验分析，一是理论研究。 鼓励学生多设疑。创新思维，是依据研究对象所提供的各种信息，使人的认识打破常规，寻求变异，探索多种解决问题的新方案和新途径的思维方式。其主要表现是求异性和多样性，创新思维往往从疑问和惊奇开始。麦克斯韦从电生磁、磁生电的现象，想到了电与磁的统一性，进而发现了电磁场；瓦特看水开壶盖跳动生疑，创造发明了蒸汽机。可见无疑不思，无思不悟，无悟不进。在物理教学中教师要在置疑诱导上下功夫，学生则要在深思“顿悟”上显本领。 2．3．3物理实验教学是培养创新能力的有效途径 在物理实验教学中，不仅要让学生学会实验的具体做法，掌握一些基本的实验技能，还要引导学生学会研究物理问题的实验方法，为培养他们的物理创新能力打下良好的基础。教师通过选择典型的实验(可充分利用教材中的小实验、学生实验等内容)，通过多种实验方案的设计、讨论和辨析来培养学生的物理创新能力。如：在验证力的平行四边形法则中，让学生尝试设计只用一把弹簧称的实验方案，并进行实验，引导学生思考探索解决问题的不同方法。对某些实验还可以先让学生猜想结果，再其进行实实验，最后分析结果。如：《自由落体运动》中的毛钱管实验，就是先让学生猜想毛钱管在抽出空气前后的结果，然后再找学生上讲台操作分析。这样加强了学生动手能力的同时，提高学生的创新素质。 实验中教师可以把某些学生实验和演示实验设计为探索性实验，使之达到不同层次的创新能力培养目标。在进行探索性实验前，教师应注意设计一系列有针对性、启发性的问题作为铺垫，设计问题时应充分渗透创新能力的培养，要利用学生的原有知识，引导学生在 运用知识的探索过程中有所“创新”地解决问题．教师应让学生明确探索性实验的基本环节，并在实验仪器的选取与操作、实验现象的观察、实验数据的处理、实验故障的排除及结论的得出等一系列环节中，及时对学生进行指导，使学生在相对独立的实验活动中体会创新的艰辛与愉悦，如实验设计思想，物理学方法，实验技巧等．为了使创新能力的培养长期化，教师可有计划地组织学生进行系列化的探索性实验，并把实验内容和生活中的实际问题联系起来，使创新能力的培养和物理知识的学习紧密结合。在“四结合”探索过程中，本人大量采用以下方式：利用所学知识，设计方案，选择器材，进行实验，最后分析。如：《自由落体运动》中，在学生掌握自由落体运动知识后，要求学生估量我校实验的高度，学生利用所学知识，以组为单位，通过讨论，设计出实验方案，从教师提供器材中选取合适的，然后进行实验。最后集体分析为什么要选择这些器材、如何使本次实验测量结果相对更准确等问题。由于本次实验采用竞赛形式，更能调动学生的积极性，活跃学生的思维，激发其创造能力。 2．3．4运用信息技术，激发创新思维。 目前，XXX何克抗教授根据当代心理学和神经生理学最新研究成果而提出的关于创造性思维的“内外双循环理论模型”，已经初步搭设起运用信息技术培养中小学生创造性思维的框架，同时信息技术对于培养中小学生的创新思维具有得天独厚的优势，信息技术是解决信息时代教育问题（即如何培养创造型人才的问题）的基本工具，为培养学生的创造性思维提供了极其强大的技术支持。如，Internet是世界上最大的资源库，它为学生进行协作式学习、发现式学习提供了最为广阔的空间；网络教学支撑平台可以提供各种各样的认知工具（如建模工具、讨论工具、计算工具），这是学生的自主学习必不可少的。利用多媒体技术和超文本技术开发的教学软件，既为学生提供了形象生动的视觉形象，又能和学生的联想思维方式保持一致，这都为如何利用现代教育技术来培养中小学生打下了良好的基础。如：在《自由落体运动》教学中，采取学生人手一台电脑方式。学生利用电脑对老师从网上下载软件进行自学，利用电脑ＢＢＳ聊天功能进行全班性的研究讨论，并利用电脑查找有关伽利略的事迹。教师还在学生探索实验后利用电脑进行模拟，并把难以理解的闪光照用动画方式形象表现出来。在课后我们专门设立课后的网上讨论区，学生通过它提出问题，由学生与教师一起讨论解决，在整个过程中培养学生提出问题，深入探索的精神。总之，我们在充分利用电脑资源的基础上，激发学生的创新思维。 2．3．5渗透物理学史，培养学生的创新意识 物理教学中有机地渗透物理学史中科学家的创新性工作和思维，可以激发学生的创新意识，培养学生创新思维的“灵感”和意向。引入新课，常可利用物理学史来进行。如：伽利略在没有实验条件的情况下，大胆地推论，物体在不受空气阻力情况，下落的速度是一样的。在教学过程中应经常注意体现物理思想、概念、规律、认识上的创新及物理学应用上的创新特征，从而有意识地主动培养自己的创新素质。 2．3．6习题教学也能培养学生创新能力。 如果教师经常在授课过程中有“创新举措”——创新的思维方式及创造性的解决问题的方案，这种创新示范作用将会对学生产生重要的、潜移默化的影响，学生也会有跃跃欲试的创新想法，这就是其创新欲望的体现。习题教学要跳出“题海战术”的误区，要能使学生尽量从不同的角度，运用不同的方法来分析解决同一问题，运用一题多解、一题多变等形式使学生从单一的思维模式中解放出来，这样学生再见到新类型的问题时，就能以发散思维或集中思维等自己的创新方式来解答问题。 2．4课后是培养学生创新能力的辅助渠道 创新能力的培养不应局限在课堂内，应延伸到课外。为了使创新能力的培养长期化，教师可有计划地组织学生进行系列化的探索性实验，并把实验内容和生活中的实际问题联系起来，使创新能力的培养和物理知识的学习紧密结合。再者，教师要注意减轻学生的作业负担，使学生有时间和条件去接触自然、参加社会实践，在教师的指导和帮助下，选择进行发明创造的课题，并通过自己的创造性工作，以自己的创新行动，关心和满足学校、家庭和社会的各种需要。如：每学期我都有要求学生进行物理小制作，要求其尽量创新。当然有一部份学生是完全按书所说去做的，但也有相当一部份学生的制作溶入了自己的创意。如：３６００的潜望镜、吹不掉衣架、自动报警器等。而利用网络所建的课后讨论区，也为学生发现问题，互相研究，提出创新性见解提供场所。 创新能力的培养决非一朝一夕之功，培养方法也是多种多样，而且培养成效有时也不一定能在试卷中看到，要想使学生在校期间就能通过培养做出惊天动地的创造发明，也是不现实的。但是随着课堂教学的改革，创新素质的培养效果必定见之于学生未来的创造性工作、学习和生活之中；必定见之于中华民族未来的强盛发达，科技经济的飞跃发展之中。 参考文献： [1] 孙海滨，《在物理教学中渐进培养学生创新精神》 [2] 物理时空，http://physt.xiloo.com，《物理教学如何渗透创新素质教育》
