在物理教學中引入創新教育思想的嘗試

摘要：本文以物理教學中教師引導學生產生問題、解決問題的教學兩個實例，展示培養學生創新意識和科學精神的方法。

關鍵詞：創新教育；教學探究；問題

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)10(S)-0035-3

創新教育是素質教育的核心，創新能力是知識經濟時代評價人才的最高標準。要讓學生適應知識經濟時代的發展和競爭，成為新時代的人才，就要在教學中進行創新教育思想的熏陶。下面我以兩個物理教學實例談談在物理教學中引入創新教育思想的嘗試。

1 “描繪小電珠的伏安特性曲線”實驗的教學

高中《物理》（人教版#8226;必修）第二冊有一個“描繪小電珠的伏安特性曲線”的學生實驗。該實驗原理簡單，學生在實驗前已掌握歐姆定律理論知識和伏安法測電阻的實驗技能，但筆者認為該實驗有很多值得探究之處，下面就以學生實驗為例談談如何在新課程標準下實施創新教學。

實驗課開始，我提出課題“如何來描繪小電珠的伏安特性曲線，即小電珠的I-U圖像？”因為剛剛學過歐姆定律和用I-U圖來描述導體的電阻，所以對這個提問同學們的思維很活躍，產生了自主“設計”解決問題的欲望。

接下來我把同學分成三人一組，讓他們根據課題和各自具備的知識互相討論，產生初步的構思，然后讓他們在一定的時間內選擇實驗儀器，連接成能達到實驗目的并符合實驗原理的電路。我則適時指導，糾正他們的錯誤接法。我發現除少數同學接不好外，其余同學產生了兩種具有代表意義的方案，這兩種方案的電路圖如圖1、圖2。顯然，圖1與課本中設計的電路完全相符，而圖2不符，于是我快速地思索著：方案2有沒有實驗原理錯誤？能否達到實驗目的？為什么會有同學產生這種方案？我發現原理沒有問題，理論上能達到實驗目的，但教材只給出圖1方案。此時我是幫助圖2方案的同學糾正電路圖讓他們都采用圖1電路，還是鼓勵他們按照自己的想法做下去，并通過最終的數據確定哪個“設計”最佳呢？

第一種選擇需要老師多花時間來幫忙學生統一方案，然后按照備得計劃組織學生實驗，但明顯這是重知識、輕方法，重操作、輕思維，重結果、輕過程，顯然不利于學生創造潛能的開發和創新精神的培養。當然，在授課中自己一直嘗試以探索、追求物理規律為出發點，以實驗活動為中心，以學生的可持續發展為根本，強化學生科學方法的學習、探究精神的培養和自主學習能力的發展，我決定采用第二種選擇。同學們顯然對實驗產生了濃厚的興趣，在我的指導下，認真觀察記錄數據。下面列舉兩組有代表性的數據：

在觀察現象和采集數據的過程中，教師應有意識地引導學生歸納總結。雖然學生在理論學習時運用演繹推理，能夠得出物理定律和規律，但容易感到枯燥乏味。因此，對于這些數據教師切不可只簡單地讓學生作出I-U圖，并由圖像得出規律：金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大。相反，我們可以通過該實驗讓同學們掌握幾種科學方法：列表法、圖像法、比較法等。于是，我引導同學們思考以下兩個問題：對比以上兩個表格的數據，兩種方案各有什么特點和不同之處？以上兩種方案的實驗數據作出I-U圖，有何不同？在這兩個形象具體的問題引導下，學生很快發現了兩種方案的優缺點：方案1的電壓電流讀數范圍廣，分布也較均勻；而方案2的電壓、電流讀數范圍要小得多，利用多媒體投影的I-U圖像分別如圖3、圖4，對比圖像更加直觀地看出：本實驗中方案1顯然要優于方案2，因此教師這時可宣布方案1為本實驗的最優方案。

至此，為了使同學們探究的更深入，我決定帶領同學們利用數學推理讓他們清楚這兩種電路的性能差異以及如何選取連接方式。

兩種設計方案電路的性能差異比較：

我先告訴同學們圖1的電路為滑動變阻器的分壓式電路，圖2的電路為滑動變阻器的限流式電路，然后利用歐姆定律公式和電路分析得出兩種電路的性能差異比較見表格3：

如何選取兩種電路連接方式？

由以上的分析可看出，分壓電路調節范圍大，當在Rx需要從零開始測量或者Rx比滑動變阻器的最大值R大很多時，應采用分壓式。當Rx比滑動變阻器的最大值R小，甚至小很多，又不需要從零開始測量時，一般采用限流式，因為限流電路連線簡單，電功率損耗小。

在實驗的最后，可以鼓勵學生質疑，并啟發他們思考：兩個方案都是使用安培表外接法，那么外接法帶來的誤差是偏大還是偏小？如果采用安培表內接法呢？這些問題有利于培養學生的科學探究精神和科研方法。

一節簡單的實驗課，變成了幾節課。但是，無論從知識上還是能力上同學都受益匪淺。這符合新課程的理念即讓學生經歷科學探究過程，學習科學研究方法。

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2 “熱力學第二定律”理論教學

在講授《熱力學第二定律》時，有學生提出：熱力學第二定律告訴我們，機械能可以100%地轉化為內能，而內能卻不能100%地轉化為機械能。長此以往，地球上的機械能豈不是呈普遍耗散的趨勢，而內能卻越來越大，地球上的溫度豈不越來越高？將來我們的家園豈不是要毀滅？地球上的溫室效應是不是與此有關……學生的這一連串的問題，令人欣喜。的確，物理學知識很多，定律公式也很繁雜，對大多數同學而言，物理學的具體知識和定律公式他們忘的較快，但是物理學帶給他們的實驗探究精神、科學素養和創新能力也許會影響其一生。于是我針對學生的提問告訴他們在歷史上確實有人提出過類似的問題和學說——宇宙“熱寂說”。接下來我引導學生去查尋熱力學第二定律的發展史，這些歷史本身也是一個產生問題、發現問題、探索問題和解決問題的過程。

學生通過查閱《物理學史》、《人文物理》等書刊，并利用網絡搜索了解到宇宙“熱寂說”及其產生過程：1867年，克勞修斯指出：“宇宙越接近于其熵為一最大值的極限狀態，它繼續發生變化的機會也越減少，如果最后完全到達了這個狀態，也就不會再出現進一步的變化，宇宙將處于死寂的永遠狀態。”這就是所謂的熱寂說。這個理論和學生的疑惑是一致的。由于“熱寂說”在感情與理智上給人以強烈的沖擊，克勞修斯同代的人群起而攻之，但是很多意見都被他駁倒了。那么，熱寂說的癥結究竟在什么地方呢？顯然熱寂說把宇宙看作是一個靜態的孤立系統，而實際上宇宙是一個什么樣的系統？學生通過在課外查找關于宇宙膨脹理論和相關的天文科普資料認識到宇宙是一個動態的膨脹系統，按照大爆炸理論，宇宙在不斷地膨脹。物理學者們利用熱力學知識可以推知，即便是宇宙初期各種物質的溫度一樣，隨著宇宙的膨脹，粒子和輻射的溫度也將出現差別，而且越來越大，所以宇宙永遠也達不到平衡態，即熱寂狀態，宇宙呈現在人們面前的始終是生機勃勃的現象。盡管“熱寂說”被推翻，但正是這種問題的爭論引發了人類對宇宙的認識。

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3 結論

愛因斯坦曾說過：探索真理比占有真理更為可貴。顯然學生產生問題比解決問題更重要。課堂教學的目的是讓學生帶著問題來，帶著問題走，不能把課堂作為問題終結處。作為教師應該在課堂教學中多創設問題情景，讓學生帶著問題去探索發現知識。

(欄目編輯羅琬華)