物理教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的探索

謝玉露

(福建仙游第二中學,福建 莆田 351200)

物理教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的探索

謝玉露

(福建仙游第二中學,福建 莆田 351200)

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)關鍵在基礎教育,基礎教育是創(chuàng)新人才成長的搖籃,各種領域的任何一種創(chuàng)新都是和基礎教育分不開的。創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價值取向,使學生在系統(tǒng)地掌握學科知識的同時發(fā)展其創(chuàng)新能力。創(chuàng)新教育追求在德、智、體、美全面發(fā)展的基礎上,激發(fā)和培養(yǎng)全體學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,啟發(fā)學生創(chuàng)造性地學習知識和應用知識,而不是使學生被動地接受知識,消極地存貯知識。學科教學對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力起著非常重要的作用,因為脫離具體的學科知識,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)往往會落入空談。

一、積極轉變教育教學觀念

在物理教學中實施創(chuàng)新教育,首先教師應轉變教育觀念。教師應該認識到,教育不應該僅僅是訓練和灌輸的工具,它應該是發(fā)展認識的手段。素質教育的實施,應徹底改變以往灌輸知識的教學狀況,轉變教育思想,充分發(fā)揮學生學習的自主性,引導學生發(fā)現問題,主動搜集、分析有關信息和資料,主動建構良好的知識結構。應該懂得,教師的責任是教會學生自己去獲得知識,教師教的目的是讓學生今后不需要教師。只有這樣,教師才能夠適應教育發(fā)展的需要。

二、重視物理規(guī)律發(fā)現過程,引導學生掌握創(chuàng)新的基本方法

物理規(guī)律的發(fā)現與完善過程,都是人們運用創(chuàng)造性思維不斷創(chuàng)新的過程。在發(fā)現規(guī)律的過程中所創(chuàng)造出來的新方法是人類的寶貴財富。為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神,應該重視物理規(guī)律的發(fā)現過程的教學。例如,“牛頓第一定律”中對歷史的回顧這一部分教材,對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神,掌握創(chuàng)新的基本方法是非常好的教學內容,在教學中不應忽略。可是,過去受到應試教育的影響,教師只重視學生掌握物理規(guī)律的結果,而輕視讓學生了解物理規(guī)律的獲得過程,面對極易培養(yǎng)創(chuàng)新精神的物理學史,不是視而不見,就是低調處理,讓學生課外看看了事。

筆者認為,應該認真回顧牛頓第一定律的發(fā)現過程,教學時,以平常見到的實際情況,例如對靜止的桌子,用力推它就動,不用力推又會停下來,引發(fā)學生腦海中的錯誤觀念,即“力是物體產生和維持運動的原因”(這也是亞里士多德的錯誤看法)。然后組織學生進行思考和討論,在學生討論的基礎上,請學生認真閱讀教材內容,分析伽利略的理想實驗以及伽利略、笛卡兒、牛頓他們對于力與運動的關系的觀點,使學生全面理解牛頓第一定律發(fā)現的歷史過程,最后教師進行以下講述:(1)要在物理學有所創(chuàng)新,絕對不能憑直覺,要透過現象看本質,不能被某些現象所迷惑,“理想實驗”是一種重要的科學研究方法。(2)“理想實驗”并不是脫離實際的主觀臆想,“理想實驗”是建立在真實的科學實驗的基礎之上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,對實際過程作出更深入一層的抽象分析,同時,“理想實驗”的推理過程,是以一定的邏輯法則為根據的,而這些邏輯法則都是人們從長期的社會實踐中總結出來的,并為實踐所證實。(3)及時而正確的科學總結對科學的發(fā)展是必不可少的工作。通過以上的教學,能使學生掌握創(chuàng)新思維的基本方法,使創(chuàng)新精神得到有效的培養(yǎng)。只有教師充分重視物理的歷史知識,才可以從中挖掘物理學的其他方法。如電磁感應現象的規(guī)律教學中,可以向學生介紹法拉第發(fā)現電磁感應現象的歷史,使學生了解發(fā)現這一現象的歷史背景和思路,并進行科學思想的教育,同時以法拉第試驗了10年才找到的磁生電的條件,即產生感應電流的條件,從這一事例,激發(fā)學生學習的興趣,并培養(yǎng)學生堅韌不拔的意志。

三、重視物理規(guī)律導出過程的方法,注意引導學生獨立思考

物理規(guī)律的導出通常采用實驗歸納法或理論分析法,然而課堂上教師所采用的導出規(guī)律的方法,未必就是符合學生心理特征的最佳方法。在教學過程中,教師應該鼓勵學生獨立思考,大膽懷疑,敢于發(fā)表自己的不同看法和做法。

例如,在研究自由落體運動性質的教學時,為了增強教學效果,筆者根據教材中的彩色閃光照片復制一張投影片,進行投影放大,卻遇到學生的質疑,有的學生認為這不是閃光照片,有的學生認為投影片數據是否進行了加工?為此,我充分肯定了學生敢于懷疑的精神,然后組織學生在課堂上利用打點計時器測量數據,研究自由落體運動的性質,并測出g的值接近9.8m/s,從而較好地完成了教學任務。再如“動能的改變”的教學,我讓學生認真閱讀課本內容,注意課本中公式是怎樣推導的?推導過程有什么問題?應該如何推導,然后讓學生去探索和研究,從而讓他們自己理解“外力做功”與“動能變化”之間的聯系是一條客觀的規(guī)律。

沒有懷疑,沒有獨立思考,就沒有創(chuàng)新。在物理規(guī)律導出的過程中,應該提高學生思維的批判性,使創(chuàng)新精神進一步得到培養(yǎng)。

四、設計實踐探究問題,啟迪創(chuàng)新能力

物理學在日常生活、生產實踐和科學研究中有著極其廣泛的應用。在物理學習中,注重問題分析探究,對激發(fā)學生探究欲望,啟迪創(chuàng)新思維能力具有十分重要的意義。

例如:漂浮木塊的加速運動問題

(創(chuàng)設情境,引出問題):如圖1所示,一玻璃杯中裝滿水,水面浮一木塊,液面剛好與杯口相平齊。現在使杯和水一起豎直向上做勻加速運動,問水是否會溢出?

圖1

(積極思考,學生分析猜想):會溢出。因為水和木塊靜止時,木塊受到的浮力F和重力G相平衡,合力為零。當水和木塊向上做勻加速運動時,木塊所受合力向上,浮力F必然增大,根據F=ρ水gV(V是排開水的體積),V必然增加,所以水將溢出。(事實果真如此嗎?)

(學生分組實驗,實施探究):學生找來一空杯子,裝滿水,水面浮一木塊,液面剛好與杯口相平齊,然后用手托杯子使其豎直向上勻加速運動,絕大多數組得出相同結論,個別組由于操作不當結果不同。

[實驗探究結果]:(出乎意料)水沒有溢出。與猜想結果不相符合,激發(fā)起學生更加強烈的好奇心和探究欲望:為什么是這樣的呢?

[引導分析]:設想在水中取一塊體積為V的水塊,其質量為m(如圖2所示),它除了受到重力,還受到周圍水對它的浮力F。當杯和水以加速度a豎直向上運動時,水塊將和周圍水一起向上運動,相對于杯子不會有相對運動。

圖2

則F-mg=ma,F=m(g+a)=ρ水V(g+a)。

現在,如果把這一水塊換成恰好排開水的體積為V的漂浮木塊m木,當木塊靜止于液面時,F浮=G木,即ρ水gV=m木g,ρ水V=m木;顯然,當杯和水一起豎直向上以加速度a做勻加速運動時,類比剛才假想的水塊,木塊所受到周圍水對它的浮力也應是ρ水V(g+a),則木塊的加速度為

所以木塊恰以加速度a向上做勻加速運動,而此時排水量仍為V,分析可知:木塊、杯、水三者具有共同的加速度a,整體保持相對靜止,故水不會溢出,與實驗結果相一致。

(巧妙分析,異曲同工):

初狀態(tài):因為木塊漂浮于水面,所以F浮=G木,即ρ水gV=m木g,ρ水V=m木。

末狀態(tài):當整個裝置以加速度a豎起上升時,杯中的水處于超生狀態(tài),其視重力加速度為g’=g+a,取木塊為研究對象,假設木塊排開水的體積為V’,則ρ水(g+a)V。所以V’=V,故此時排水量仍為V,水不會溢出。

根據生活經驗的主觀猜想,往往是不可靠的,需要通過實踐來檢驗。實驗探究能夠給學生提供實踐的機會,從而培養(yǎng)學生較強的觀察能力、動手能力、分析綜合能力、團結協作能力和自主創(chuàng)新能力。

責任編輯:劉升芳