美國高中物理教學對學生創新思維的培養

文/吳藎萱

美國教育界所定義的創造性思維，是指提供新穎的有價值的思維成果的思維方式。它表現為豐富的想象力和聯想力、認識世界的能力、綜合抽象的能力和敏銳的理解力。它能充分發揮人們從紛亂的事物中分析、研究、發現規律和解決問題的能力。如何以創新教育來展現創新能力的培養，如何培養學生創造性思維能力，發展學生的創新精神，是一個非常值得探討的問題。本文試從以下幾方面探討一些美國高中物理課堂教學中培養學生創造性思維的途徑和方法。

一、美國高中物理教材為學生營造創新學習氛圍

美國高中物理教學強調學習不僅僅是讓學生理解多少物理知識，更重要的是通過學習來培養學生的思維能力，養成正確的思維習慣。所以，教材的內容設置一定要激發學生的情緒，激發學生的多層次思維能力。教材通過多角度的設問引導學生從不同角度去觀察和思考物理問題，培養學生的發散性思維能力。

美國高中物理教材《Physics Principle and Problem 》是全美80%以上的高中普遍使用的教材,也是美國大學聯合理事會所推薦的SAT考試AP考試的指定教材.這套教材深刻體現了美國現代認知學習理論中激勵理論的思想精髓,即一個學生能否積極主動的思考是他的思維能力能否得到發展的首要條件,而主動思考產生的前提則是持續的、積極的激勵，激勵藝術的本質在于激勵學生的創造力和求知欲。

物理學本身就是一門深奧的學科，有些學生常常感到老師所提出的問題與自己沒有太大的關系，且枯燥無味，這樣的學生往往在課堂上表現為啟而不發，不能與老師產生共鳴。要解決好這個問題，我們不能強制每個學生都對我們所提出的那些抽象的、遠離生活的、憑空捏造的一些問題產生強烈的興趣，我們應該關注如何讓學生感受到他就是問題中的一員，如何有興趣地參與進來。也就是說，我們在提問時，應該給問題一個載體，給學生提供一個情境，讓每個學生感受到他就處在這個情境之中，通過自然的方式激發學生的創造力。美國高中物理教材在這方面做得就非常值得借鑒。《Physics Principle and Problem 》第十三章在講到壓強問題時，就引入了龍卷風的情境。首先提出問題：在龍卷風來臨之際你是把門窗緊閉還是打開？學生照常理回答大多是“緊閉門窗”。接著書中給出了具體的數值讓學生去感受：“龍卷風中心的壓強可以比標準大氣壓強低15%，假定龍卷風的外圍邊沿作用于195cm高，91cm寬的門上，那么門受到的凈力為多大，方向怎樣？”經過討論和分析，同學們往往會恍然大悟。課堂上，我明顯感覺到這比單單要求他們計算某一壓強生動得多，因為學生已經將自己融入該情境中，成為情境中的一員。接著就有學生提出，“老師我知道微電影中是如何模擬龍卷風的情境的了，因為龍卷風的中心壓強比四周低，所以我們只要在房屋模型的煙囪上裝一個吸風裝置，這樣模型里的桌椅板凳都會飛起來了”。這就是學生的創新思維在課堂上閃光，它能夠極大地激發班級其他學生學習物理的熱情，原來電影中、生活中處處有物理原理，我們要用發現的眼睛，創新的思維，以及探索的勇氣，去感受物理的美好。

二、美國高中物理教學中重視教學方法的創新

愛因斯坦說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。”教師與學生教與學的過程就是不斷提出問題和解決問題的過程。美國高中物理課堂提倡不斷引導學生對所要研究的物理自然現象進行多方位的觀察，提出問題，通過“討論探究”進行分析、推理等一系列動腦動手的實踐、思維活動過程，達到解決問題、學好物理知識的目的。

美國課堂非常鼓勵學生敢于質疑勇于發言,即使那些已成定論的東西也不妨大膽重新審視。以一道美國高中物理課堂的家庭作業題為例：請以一根卷尺來估測一堆沙子的動摩擦系數。卷尺的基本功能是測量長度，而此時卻要求突破其固定的功能，測量一些看似無關的物理量，這對培養學生的求異思維及想象力無疑是很好的嘗試。我們來聽聽一個合作小組的匯報。要測定沙礫間的動摩擦系數，必須讓沙礫發生相對運動；于是應用力學中一個常用模型：逐漸增大斜面傾角θ使得木塊在斜面上將要發生相對滑動，此時有μ＝ｔａｎθ。受這一原理啟發，我們可以將題給的一堆沙子從高處慢慢漏下去，在地面上形成一個圓錐體，并不斷增高以至不能再高，即表面沙礫將要開始滑動，此時的砂堆就構成了一個要動的斜面。隔離出其表面的任何一顆沙礫，也就相當于斜面上的一塊木塊了。這樣，通過θ這個變量即可把動摩擦系數μ的測量轉化為可用卷尺測量的長度（圓錐的高ｈ和周長Ｌ，即μ＝ｔａｎθ＝ｈ/Ｌ）。

美國物理課堂上問題可以有學生來提出，結論由學生來探討，方法由學生來摸索，結果由學生來評價，甚至可以讓學生上臺講解。鼓勵學生標新立異，挑戰知識權威，使學生解放思想，開闊視野，促進學生創新思維的發展。

三、通過課外活動培養學生的創新思維

近些年來，美國高中物理教學課程標準與國內高考為導向的課程標準最大的區別在于，其難度和深度都有降低的趨勢，而重在拓展知識的廣度和寬度，拓展學生的知識面，這就為其開設第二課堂,開展活動課程，全面提高學生的創新能力提供了有利條件。美國高中物理課堂非常重視在教師指導下組建物理活動小組，合作開展活動。

美國高中教學中課外活動的具體形式有如下幾種：（1）進行課外實驗和小制作。可以結合實際開設“小實驗，小制作”等活動課程，為學生表現動手欲、創造欲提供自由的天地。通過物理實踐活動，充分挖掘學生潛在的創新素養，不斷提高學生知識的應用能力、應變能力和創新能力。（2）階段性征集試題的活動。美國課堂中多次出現單元小測驗由物理小組輪流征題和出題的模式。這與美國SAT高考的題庫制度和AP競賽的題庫制度有某些相似之處。讓學生自己對征集來的題目進行類型分類和難度分類，并制定評分標準。（3）每兩周辦好“物理論壇”，鼓勵學生發表自己的觀點和見解，也可在學期末要求學生用假期寫一篇論文，開學后選出較好的在班級中進行講解，并進行評獎，把最好的推薦到市級或州級進行評獎，形成創新的良好氛圍。

美國高中物理教學對學生創新能力的培養的種種經驗值得我們借鑒。教師在教學中要明確體現創新教育的思想，堅定創新教育的培養目標和實施方案，培養學生的創新精神，提高他們的創新能力。美國高中物理教材非常重視對學生創新能力的培養；創新課堂的教學實施就是要構建一個以學習者為中心，以學生的主體實踐活動為基礎，以學生的探究學習為主體的綜合教學過程；課外活動中培養學生的創新意識和思維，這些作法都值得我們學習和借鑒。

編輯 薄躍華