在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

1、在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力分類： 教學(xué)論文 2006-08-25 07:37摘要：創(chuàng)新型人才的創(chuàng)新思維應(yīng)包括具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新的科學(xué)方法等方面能力。在物理教學(xué)中可以通過滲透科學(xué)方法教育、優(yōu)化教學(xué)方法、重視實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。關(guān)鍵詞：物理教學(xué)、創(chuàng)新思維能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力當(dāng)今世界的競爭歸根到底是人才的競爭，尤其是具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新實踐能力等創(chuàng)新思維能力的創(chuàng)新型人才的競爭。培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維能力的創(chuàng)新型人才已成為當(dāng)今乃至今后教育教學(xué)發(fā)展的人才目標(biāo)。要求教育應(yīng)由以傳授掌握知識為主向以培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力為主、各方面協(xié)調(diào)綜合發(fā)展的創(chuàng)新

2、教育轉(zhuǎn)變。具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和掌握創(chuàng)新的科學(xué)方法是一個人是否具有創(chuàng)新思維能力的前提和基礎(chǔ)，創(chuàng)新思維能力是創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的綜合體現(xiàn)。物理學(xué)科作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，是一門以實驗、實踐為基礎(chǔ)不斷創(chuàng)新發(fā)展的科學(xué)，物理學(xué)研究問題的結(jié)構(gòu)原理和科學(xué)方法囊括了人類嘗試各種創(chuàng)新活動的途徑、思想和方法，物理學(xué)發(fā)展史就是一部不斷創(chuàng)新發(fā)展的歷史，物理教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力具有獨特的優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的重任。在物理教學(xué)中滲透科學(xué)研究方法教育，讓學(xué)生掌握科學(xué)的創(chuàng)新方法；通過優(yōu)化教學(xué)方法、重視實驗教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力等實現(xiàn)創(chuàng)新思維能力的綜合發(fā)展。一、

3、在物理教學(xué)中滲透科學(xué)研究方法教育，使學(xué)生初步掌握創(chuàng)新思想和方法一個具有創(chuàng)新能力的人在創(chuàng)新過程中，離不開豐富的科學(xué)知識和科學(xué)的研究方法-創(chuàng)新方法。豐富的科學(xué)知識是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，科學(xué)的研究方法是創(chuàng)新的前提；創(chuàng)新能力是在一定的基礎(chǔ)知識上和在掌握知識的過程中經(jīng)過培養(yǎng)訓(xùn)練和實踐鍛煉而形成的具有善于發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決處理問題的能力?？茖W(xué)方法教育的目的在于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的創(chuàng)新能力。“最有價值的知識是關(guān)于方法的知識”，因而在物理教學(xué)中應(yīng)注重科學(xué)研究方法的教育，“知識教育是方法教育的載體”，應(yīng)把方法教育滲透于知識教育當(dāng)中。在中學(xué)物理知識體系中蘊含著豐富的科學(xué)研究方法，比如：實驗觀察法

4、、分析與綜合、演繹與歸納、比較與類比、想象與假說、推理與論證、理想化方法和借助數(shù)學(xué)方法等研究問題和處理問題的方法。在物理知識的教學(xué)過程中，應(yīng)有意識地滲透科學(xué)方法教育。在知識教育中滲透方法教育關(guān)鍵要抓住知識和方法的結(jié)合點，科學(xué)研究方法體現(xiàn)在具體的物理問題研究過程中。例如：在研究物體的運動規(guī)律中，教材的編排上從勻速運動到非勻速運動，從直線運動到曲線運動，體現(xiàn)出研究問題、處理問題方法：從簡單、便于研究的情況入手，層層深入，逐步揭示出比較復(fù)雜的規(guī)律；運動的合成與分解體現(xiàn)出復(fù)雜運動的處理方法-化繁為簡；質(zhì)點、點電荷、單擺、理想氣體、理想電表、自由落體運動、伽利略的理想實驗等，體現(xiàn)出在研究物理問題中，把實

5、際的物理研究對象或物理過程進(jìn)行簡化、忽略與當(dāng)前考察對象無關(guān)或影響很小的次要因素，抽象為理想化模型的理想化方法；伽利略的理想斜面實驗、牛頓由蘋果落地到萬有引力定律、以至于冥王星的發(fā)現(xiàn)、安培的分子環(huán)流假說、法拉第由電生磁到磁生電的設(shè)想、麥克斯韋的電磁理論預(yù)言、盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)的提出、玻爾原子模型的假說、盧瑟福中子存在的預(yù)言等充分體現(xiàn)出想象、科學(xué)假設(shè)、推理論證等科學(xué)方法在物理研究中的重要作用；還有充分應(yīng)用數(shù)學(xué)函數(shù)方程、借助數(shù)學(xué)函數(shù)圖象來描述物理規(guī)律；利用微分法化曲線為直線、化變力為恒力；轉(zhuǎn)變速運動為勻速運動、把帶點體化為點電荷的組合等體現(xiàn)出數(shù)學(xué)方法在物理研究中的應(yīng)用；牛頓站在巨人的肩膀上充分運用綜

6、合、歸納方法總結(jié)出關(guān)于物體運動規(guī)律的牛頓運動三定律；在應(yīng)用概念、物理規(guī)律解決物理問題中，要運用到分析和綜合、推理論證、類比與想象以及具體問題具體分析等多種方法的組合；在物理實驗中應(yīng)用實驗與觀察法、控制變量法、理想法等實驗方法。總之，中學(xué)物理教材中蘊含著豐富的科學(xué)研究方法，在物理知識教學(xué)中應(yīng)有意識地滲透科學(xué)研究方法教育，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的同時初步掌握科學(xué)的研究方法-創(chuàng)新方法。為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。二、在物理教學(xué)中優(yōu)化教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和實踐創(chuàng)新能力創(chuàng)新意識是指創(chuàng)新的欲望和動機(jī)，要激發(fā)創(chuàng)新意識就必須培養(yǎng)學(xué)生“想”學(xué)和探究的好奇和興趣?？梢圆捎靡韵路椒ǎ?一)

7、創(chuàng)設(shè)生動、富有探索性的問題情景，激發(fā)好奇心培養(yǎng)創(chuàng)新意識好奇是一種不必經(jīng)獎勵與強(qiáng)化而自覺激勵自己不斷進(jìn)行某種探究活動的動機(jī)，對創(chuàng)新思維的形成與發(fā)展具有啟發(fā)、導(dǎo)向的功能，是發(fā)掘創(chuàng)新思維、推動創(chuàng)新的原動力。在教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)生動、富有探索性的問題情景，激發(fā)學(xué)生的興趣與好奇，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。例如：在運動的合成與分解教學(xué)中，對于豎直上拋運動，通過引入兩個假設(shè)來創(chuàng)設(shè)情景：若沒有地球的吸引力（重力消失），上拋物體將如何運動？若物體沒有慣性，拋出后的物體將如何運動？學(xué)生自然而然想到上述兩種情景下物體的運動方式分別為勻速直線運動和自由落體運動。然而，重力和慣性同時存在，豎直上拋物體將同時參與兩種運動，可視為兩

8、個分運動的合運動：豎直向上的勻速直線運動和自由落體運動。學(xué)生對豎直上拋運動的位移公式s=v0 t - gt2/2和速度公式vt=v0 - gt就能有更深入的體會。通過創(chuàng)設(shè)情景激起好奇能啟迪思維，激起學(xué)生求知欲望，促使學(xué)生積極思考追求新知識、主動探索解決問題的途徑、方法，正是學(xué)生對這種學(xué)習(xí)活動持主動參與的態(tài)度，才會使自己的思維活動處于最積極、活躍的狀態(tài)，變被動的學(xué)會為主動的會學(xué)，思維才最具有創(chuàng)造性。(二)教學(xué)中滲透介紹物理學(xué)家科學(xué)研究、發(fā)現(xiàn)的經(jīng)歷和故事，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神在教學(xué)中滲透介紹物理學(xué)家科學(xué)研究、發(fā)現(xiàn)的經(jīng)歷和故事，不僅使學(xué)生了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新的思維和方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)

9、新欲望，同時對學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)起到潛移默化的作用。比如在相關(guān)教學(xué)中滲透介紹：牛頓通過發(fā)現(xiàn)蘋果落地現(xiàn)象得到啟示，到萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)聯(lián)想到物體的平拋運動擴(kuò)展到月球繞地球運轉(zhuǎn)，才有了人造衛(wèi)星上天；阿基米德從在浴缸里洗澡的感覺中發(fā)現(xiàn)浮力定律；伽利略的比薩斜塔實驗推翻了亞里斯多得的觀點；發(fā)明大王愛迪生各種發(fā)明創(chuàng)造背后的艱苦經(jīng)歷和不折精神；天文學(xué)家第谷經(jīng)過幾十年長期不懈的觀察，積累了750個星體有關(guān)運動的“天文”數(shù)字；開普勒經(jīng)過十幾年的努力整理第谷的天文數(shù)字和自己親身實踐運用猜想、假設(shè)、計算、分析、歸納總結(jié)出有關(guān)行星運動的開普勒三定律；英國物理學(xué)家布拉凱特為了證實盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的事實，在充

10、氮的云室里重做實驗，拍攝了兩萬多張云室照片，分析40多萬條粒子的徑跡中，才發(fā)現(xiàn)有8條徑跡發(fā)生分叉，從而證實質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)；密立根為了否定愛因斯坦的光電效應(yīng)方程，他花了十年的時間企圖從實驗中得出否定結(jié)果，沒想到卻反而證實了愛因斯坦光子說的正確性等科學(xué)發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷?？梢允箤W(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的同時體會科學(xué)發(fā)現(xiàn)和探索的科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生獻(xiàn)身科學(xué)的志趣和嚴(yán)謹(jǐn)、求實的創(chuàng)新科學(xué)態(tài)度。（三）營造寬松和諧、民主的教學(xué)氛圍，使學(xué)生的思維開放具有創(chuàng)新性人的思維只有處于開放積極狀態(tài)，才最具活力和創(chuàng)新性。在教學(xué)中要通過營造寬松和諧、民主的教學(xué)氛圍，創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生積極主動思考、“真想知道.”的問題研究、探索型課堂結(jié)構(gòu)。通過民主、寬

11、松的教學(xué)氛圍，鼓勵學(xué)生打開思維想象空間，大膽提問、引發(fā)猜想、想象。牛頓說過“沒有大膽的猜測，就不會有偉大的發(fā)現(xiàn)”，“想象力是創(chuàng)造力的基礎(chǔ)，沒有想象就沒有創(chuàng)造”。物理學(xué)家們在提出新的物理概念、物理模型和物理實驗，創(chuàng)造性地建立新的物理理論之前或過程中，想象力都起著巨大的作用。比如法拉第以其豐富的想象力創(chuàng)造性的提出“場”和 “場線”的概念，為電磁理論的建立打下了基礎(chǔ)，在實驗前和實驗中，想象力都不斷作用和指導(dǎo)著他。對法拉第來說，沒有他大膽的想象就沒有他的“場”。通過民主、寬松的教學(xué)氛圍，要鼓勵學(xué)生敢于挑戰(zhàn)科學(xué)、質(zhì)疑問難，鼓勵學(xué)生帶著批判的觀點去學(xué)習(xí)和應(yīng)用科學(xué)知識；敢于克服從眾、崇尚權(quán)威心理思

12、想。玻爾在分析盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型時，發(fā)現(xiàn)與經(jīng)典電磁理論存在二大矛盾，正是因為他沒有盲目崇尚牛頓和麥克斯韋的經(jīng)典權(quán)威理論，而是敢于反常規(guī)地大膽提出與經(jīng)典理論相矛盾的三點假設(shè)對原子核式結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行完善，后經(jīng)實驗證實獲得成功的。通過民主、寬松的教學(xué)氛圍，要鼓勵學(xué)生勇于面對失敗、承受“磨難”之苦，“失敗是成功之母”，善于從失敗中吸取教訓(xùn)，科學(xué)并不都是由成功者創(chuàng)立的，它是成功者與失敗者共同創(chuàng)立的。法拉第正是經(jīng)過十幾年的實驗，總結(jié)前人和自己多次失敗經(jīng)歷才實現(xiàn)了“由磁生電”的夢想；愛迪生試用了1600多種材料，才尋找到合適的燈絲材料，不正說明了他至少經(jīng)歷了1599次的失敗后才成功嗎？。大膽想象、敢于質(zhì)

13、疑問難、勇于面對失敗、善于從失敗中吸取教訓(xùn)正是具有創(chuàng)新思維能力必須具備的科學(xué)品質(zhì)，在教學(xué)中要善于發(fā)現(xiàn)和開發(fā)蘊藏在學(xué)生身上潛在的創(chuàng)造性思維品質(zhì)，愛護(hù)和培養(yǎng)學(xué)生的好奇心、求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。（四）重視實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力科學(xué)創(chuàng)新離不開實驗，實驗是創(chuàng)新能力的“培養(yǎng)基地”。通過實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力；通過實驗?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和樹立創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度等多方面綜合創(chuàng)新能力；通過實驗過程中的生動情景和素材，激起學(xué)生的好奇心，促使其主動地探究學(xué)習(xí)；通過實驗可以使學(xué)生在實驗中碰到問題，培養(yǎng)其創(chuàng)造性地“想”解決問題的能力并從實驗中體驗創(chuàng)新思想和方法。因此，在教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)設(shè)

14、條件，讓學(xué)生有更多的機(jī)會親自動手實驗，培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。1、除了必做實驗外，還可以改變課堂老師演示實驗為學(xué)生隨堂動手實驗。充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生通過親身實驗獲取直觀感性材料，體驗物理知識的形成過程。如電磁感應(yīng)現(xiàn)象一節(jié)中的演示實驗如能讓學(xué)生動手實驗，親自探索出“由電生磁”的條件，不僅充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，而且讓學(xué)生體驗成功感，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神得到加強(qiáng)。2、改變驗證性實驗為研究探索性、設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的主動探究、追求“原知”的實踐創(chuàng)新能力。比如楞次定律的分組實驗教學(xué)可以和研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗相結(jié)合為學(xué)生探索性實驗，學(xué)生通過自己實驗、探索出感應(yīng)電流具有什么樣的性質(zhì)？總結(jié)得出楞

15、次定律，更深刻掌握楞次定律的本質(zhì)內(nèi)容。除此之外，還可以通過創(chuàng)設(shè)一些設(shè)計性實驗問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗創(chuàng)新設(shè)計活動。如：利用一把刻度尺和一根已知勁度系數(shù)的彈簧測定紙張之間的動摩擦因數(shù)；測定光在玻璃中的傳播速度；用單獨一只電流表或電壓表測定電流表或電壓表的內(nèi)阻；利用小球、繩子和秒表測量長方形桌子的面積等。3、對于一些實驗條件要求苛刻或相對抽象、學(xué)生較難理解、而實驗難以完成的知識內(nèi)容，如：布朗運動、波的干涉現(xiàn)象分析、盧瑟福的散射實驗等，要充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，借助聲音、圖象、動畫等視聽媒體創(chuàng)設(shè)生動、形象和深刻的多媒體教學(xué)課件。通過課件演示來增強(qiáng)課堂的新穎性與趣味性，使教學(xué)內(nèi)容更加直觀、形象、具體，喚

16、起學(xué)生好奇心，克服單純講解的“空對空”單調(diào)特點，使教學(xué)過程生動活潑，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，思維活躍富有創(chuàng)新性。4、重視課外實踐和小實驗、小制作活動。利用課外時間開展一些小實驗、小制作實踐活動課，通過生動趣味現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生探知欲望，比如：“魔丸”、“飲水鳥”小制作實驗；開展“研究性學(xué)習(xí)”的實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和實驗探索精神，如：通過實驗測定不同狀態(tài)下的人體電阻，研究人體電阻與哪些因素有關(guān)？ 5、在實驗教學(xué)中，應(yīng)滲透實驗思想和實驗方法的教育，有意識地讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)和實驗創(chuàng)新的思想和方法。在中學(xué)物理演示實驗和學(xué)生分組實驗中蘊含著豐富的實驗思想和實驗方法。如伽利略理想斜面實驗思想；驗證牛頓第二定律和氣體實驗定律中的控制變量法；卡文迪許利用扭秤實驗測量萬有引力常量、盧瑟福的粒子散射實驗思路等實驗中蘊含有巧妙的科學(xué)實驗思想和方法；驗證動量守恒定律實驗中為了準(zhǔn)確測量出小球速度利用平拋運動的規(guī)律特點、在本實驗中不可能同時測出入射小球和被碰小球的速度而采用“分時”操作等巧妙思想和方法等。我校在實驗班的物理教學(xué)中通過滲透科學(xué)方法教育、優(yōu)化教學(xué)方法、重視實驗