劉瑞良
基礎知識是發展創新能力的基礎,取消考試,開門辦學的教學模式,不僅不能發展學生的創新能力,而且能毀滅一代人。眾所周知,學生掌握基礎知識的主要場所是課堂教學,所以,課堂教學是實施創新教育的主渠道。那么,怎樣在物理課堂教學中實施創新教育呢?筆者認為可運用以下策略。
一、注重物理研究方法的教學
物理學的研究方法有觀察法、實驗法、分析法、綜合法、類比法、假說法、數學法、理想化方法等。事實上,在物理學發展的過程中,每一現象的發現、每一概念的提出、每一規律的論證都離不開這些方法。伽利略利用著名的理想斜面實驗(實驗法、理想化方法)發現了慣性定律的實質;惠更斯把光的傳播同人們熟知的聲音的傳播相類比(類比法),創立了光的波動說;赫茲利用當光、電兩種不同運動形式被穩恒電場能量量度時所表現的等效性(等效法),測定了電子的逸出功;麥克斯韋創立麥克斯韋方程組時,大量運用了數學法;愛因斯坦創立狹義相對論時,大量地使用了假說法等。我們可將這些方法靈活機動地運用到課堂教學中,使學生在掌握知識的同時,更能夠掌握方法,從而培養其創新能力。如同登珠穆朗瑪峰一樣,我們不僅使學生明確登頂后的考察結果,更要使學生明確如何進行籌劃、建立大本營、設立突擊營地、選擇線路,并掌握前人失敗的原因,使學生在“三維空間”學習知識和方法,這樣的教學方法看似浪費時間,實質上對培養學生創新能力大有益處。
二、加強物理概念、規律間的邏輯體系
加強概念、規律間的邏輯體系,就是要弄清各個基本概念和規律在一個整體中是以何種方式結合起來的,并在知識體系中占據什么地位。例如學習了力學知識之后,可以畫出概念、規律邏輯體系,如圖3所示。真正理解并掌握了圖3,力學知識就不再雜亂無章地堆積在頭腦中,而是以一定的結構方式和邏輯體系儲存著,從而增加了知識的有序性。這樣,知識就容易被理解、提取和再現,也容易向應用和學習新知識中遷移,創新能力自然得以發展。
1.教給學生靈活多變的解決問題的方法
中學物理解題方法有多種:整體法、隔離法、圖像法、等效法、極端思維法、類比法、估算法、移植法、微元法、逆向法等。掌握了這些方法,可以使認識活動變得有序,可以把知識有效地組織起來,按照一定的規律去實現預期的目標,這樣,創新不再“高不可攀”,使得每個學生都能夠解決比較復雜的問題,從而發展創新能力。
2.培養全思維的學習習慣
全思維是指全息思維模式。它將思維分為思維內容、思維過程與思維形式三大部分。其中思維內容由動作、形象、邏輯、辨證四部分組成,稱為中性因子;思維過程包括分析、綜合、比較、概括與推理,也是中性因子;思維形式可分為求同、求異,集中、發散,習慣、變異,循序、跳躍,試誤、頓悟等五種范疇,在每一對范疇中,前者是正向因子,后者是反向因子(正向因子又稱正向思維,反向因子亦稱反向思維)。三部分交叉組合,構成空間多維思維模式。培養學生的創新能力,必須克服單一思維模式,建立知識、方法、能力相結合的多維思維模式。在物理教學中,可使學生在形成概念、掌握規律的基礎上,運用全思維的方法,進一步弄清概念、規律間的物理知識結構,以領略物理學的實質,學到物理學的精髓。為此,我們須引導學生自己勾勒出觀念、概念、規律、和方法相互關系的知識結構圖,從而實現認識上的第二次飛躍。例如,學完高中課程后,可畫出力學部分的知識結構,如圖5所示。真正理解了圖5,就能使有序的知識、方法在解決問題時自然實現變通和遷移,創新能力自然提高。
三、發展新知識組塊的創生能力
新知識組塊的創生能力是在待解決的新問題面前,迅速調用認知結構中所有內容及各種能力,并將組織起來,整理成適合于解決新問題的能力。這種能力與認知結構的清晰程度和組織水平有關,但更主要取決于認知結構的變異性和綜合創新水平,即取決于創新能力的水平。新知識組塊的創新能力主要包括下列要素:
①提出探索性新問題的能力。表現在不盲從教師和課本,對學習的任何內容都要問幾個為什么,不輕易承認、附和、接受某種觀點、思路和方法。為此,教師在教學中應經常提出那種出乎意料、不經思維加工而難以回答的問題,以培養學生的這一能力。
②脫離習慣的解決問題的能力。表現在能夠解決為過去的經驗和習慣所不能解決的問題,以及在解決問題上有創新,用新穎、巧妙的方法簡捷地解決復雜問題。為此,教師在教學中應經常訓練學生一題多解和多題一解,以培養學生的這一能力。
③設計探索性實驗的能力。表現在能夠根據實驗任務提出新穎的、切實可行的實驗方案,并能獨立完成。對此,教師在教學中應鼓勵學生進行探索性實驗、研制教學儀器,以培養學生的這一能力。
④創造超出已掌握知識范疇的新思維成果的能力。表現在能夠發現現有理論不能解釋的現象以及現有理論的缺陷,在理論上提出新見解,總結出不同尋常的知識結構體系,擴大物理知識與其它學科知識相互聯系的范圍,把新產品、新技術引入到物理中來,等等。所以,教師在教學中應經常引導學生研讀并習作小論文,讓學生給出有創建的物理知識結構圖,鼓勵學生進行小發明、小創造,以培養學生這方面的能力。