在物理課堂上培養學生的創造力

趙鴻煜　王景聚

1因藻類造油勇奪英特爾科學獎的美國女孩

2013年3月12日，17歲的女孩因利用藻類植物制造生物燃料油的成就戰勝另外39名決賽選手，勇奪當年英特爾科學獎（Intel Science Talent Search）的第一名.Sara Volz在自己的實驗室用人工方式培育出含油量極高的藻類細胞，這一創新有望解決人類的能源困境.經過核算，同樣產出一桶油，實際成本價格竟然不到2美元.因為這一重大成就，美國麻省理工學院已提前將她錄取，并承諾提供最好的實驗設備供她繼續研究.令人驚奇的是：她并沒有任何科研經費或支持，實驗室就在自己家的床底下（圖1）.而這個小女孩做這個實驗的起因竟是因為課堂上老師的一句話：“藻類植物作為一種可迅速再生的資源， 現今轉化為生物燃料在技術上已成為可能， 但相當昂貴的生產成本讓這種技術難以落地.”這樣簡單的一句話，激發了一位Sara Volz對再生能源的思考.

如果這個故事非要用一句話來總結的話，那就是Sara通過人工篩選找到了產生最多生物燃料油的藻類植物，這種新方法有助于降低藻類植物生物燃料的總成本.但是這樣的評價或許太簡單和冷酷了.人們往往只看到成功人士光鮮奪目的一面，然而卻看不到他們為此付出了平常人難以想象的艱辛和努力.因此，要想投身于科研，就要有Sara這種執著和不輕易放棄的決心.

2學生創造力的培養

據統計，近四百年來世界重大的科技發明，很少出自中國人之手，諾貝爾獎自創立以來，只有屠呦呦先生一人獲得了一項真正意義上的科學方面的獎項.似乎在這些方面，國人的創造力一下子消失殆盡.中華民族是一個富有智慧的民族，中國孩子智商高，在各類知識性考試中往往是出類拔萃的，但是往往中國孩子的創造力卻顯得蒼白無力.

孩子讀書，學習有著雙重目的：一是掌握知識；二是發展思維技能.對于我們所學到的知識而言，如何“學以致用”一直困擾著我們的教育工作者，因為在大多數實際生活中，特別是科技信息高速發展的今天，創造力就顯得尤為重要.我國教育領域中出現“高分低能”的現象必然是側重知識性教學的結果.創造力，是人類特有的一種綜合性本領.一個人是否具有創造力，是一流人才和三流人才的分水嶺.創造力是知識、智力、能力及優良的個性品質等復雜多因素綜合優化構成的.創造力是指產生新思想，發現和創造新事物的能力，它是成功地完成某種創造性活動所必需的心理品質.例如創造新概念、新理論、更新技術、發明新設備、新方法和創作新作品都是創造力的表現.創造力是一系列連續的復雜的高水平的心理活動.

相對來說，并不是比較聰明的人，就一定會有較高的創造力.創造力體現在“勤思考，常動手，常提問，敢質疑，不放棄”等方面，如何把我們的孩子培養成更具創造力的一代是每一個成年人尤其是作為教育者的我們應該思考和努力實現的刻不容緩的大事.

2.1激發學生求知欲和好奇心

求知欲和好奇心是創造性思維的基礎，培養敏銳的觀察力和豐富的想象力，特別是創造性想象，是進行變革和發現新問題或新關系的重要基礎.

2.2教師用語的選擇

蘇霍姆林斯基指出：“教育的藝術首先包括談話的藝術.”教育效果在很大程度上取決于教師自身的語言表達能力，這就給教師的語言修養提出很高的要求.聰明的老師對自己的用語非常的講究.一樣的話可以說出完全不一樣的效果.一句話，可能點燃一個思想的小火花；也可能扼殺一個對未知充滿好奇和探索欲望的種子.教師用輕松幽默的語言營造一個自由課堂氛圍對于學生來說是非常珍貴的.愛因斯坦在回憶他的學生生活時曾這樣感慨：“現代的教學方法，竟然還沒有把研究問題的神圣好奇心完全扼殺掉，真可以說是一個奇跡；因為這株脆弱的幼苗除了需要鼓勵以外，也需要自由，要是沒有自由，它不可避免的會夭折.”

2.3多做實驗激發學生興趣，培養學生探究能力，鼓勵學生自己動手制作實驗器材

物理是一門理論和實驗相結合的學科，沒有任何一門學科可以像物理課這樣有大量生活的常見實驗.比如怪坡實驗，磁懸浮等實驗.在講授能量概念的時候，筆者曾做過簡單的小實驗“彈簧翻跟斗”.在事先調整好斜面角度的木板上端，放置一根勁度系數很小的塑料彈簧，然后用手提著彈簧的上端，輕輕一拉，旋轉使之處于“∩”形狀，放手后，整根彈簧就會不停地翻轉下去，就像雜技演員在地面上翻筋斗一樣.一時間，教室馬上熱鬧起來，同學們紛紛熱情討論，進而展開了對這一現象的解釋，當用手輕拉后，彈簧處于“∩”形狀.這時，彈簧發生伸長形變，儲存了彈性勢能，于是彈簧便產生收縮的彈力，拉動后彈簧運動，當前端接觸到斜面時，后端變成了上端，即變成了下一個動作的前端，在慣性的作用下彈簧繼續往下翻.整個運動過程中，彈簧的重力勢能、彈性勢能和動能三者之間不斷地發生相互轉化.這樣，彈簧就不停地翻轉下去了.而這種熱情的持續時間比筆者想象的更要長久，此后每次講到彈簧類問題，筆者都發現學生的準確率和熟悉度相比其他類問題都要提高很多.

2.4創設物理模型，時刻聯系生活實際，教學和實際相聯系

眾所周知，物理的用處很廣，往小一點說，物理學能夠解釋一些常見的自然現象，能夠預測事物將要發生的變化，可以了解宇宙的產生、發展、結局.物理學在各個方面都有廣泛的應用，如建筑結構符合力學要求，醫學、生物學、化學等學科也應用到物理學原理.另外，很多著名的哲學家同時也是物理學家.我們知道，除了黑格爾，其他的哲學家都有研究物理學的經歷，所以物理學是開拓思維的最好的科學之一.如果我們在教學過程中，能把枯燥的定理定律和實際生活聯系起來，把隨手可見的事件轉化成物理模型，學生就不會像背天書一樣地把各種定理定律弄混淆，這就需要教師在備課中投入更多的精力做更多的準備工作.

2.5克服心理障礙

中國的傳統應試教育導致了教育方式的相對單一，采用機械化教育方式培養學生，其教育模式與考試方法限制了學生能力的充分發揮，所以當涉及到創造時，我們的孩子明顯出自信心不足.《小王子》里面大人總是按照他們已知的世界來規范孩子，當孩子們做出不符合這個規范的事的時候，大人就說你錯了，他們沒有想象力也看不懂具有創造力的東西.孩子們的創造力就這樣被抹殺了.當孩子們步入高中的時候，他們已經不再相信自己可以創造了.中國的教育問題是一個龐大的體系，在我們能夠達到的范圍內，我們能做的是盡可能多地鼓勵學生，讓學生多參與教學活動，克服心理障礙，把被動化為主動，當學生有什么新想法的時候要多鼓勵他們的探索精神，給與實驗儀器的使用和知識指導，讓他們形成獨立思考，敢于質疑的習慣.

2.6優化課堂教學，為創造力培養提供保障

在課堂上開拓創新，優化課堂教學，提高課堂效率，充分利用課堂，把課堂變成培養學生創新能力的主陣地.

2.6.1翻轉課堂

重新調整課堂內外的時間，學生是教學的主體，教師是教學的主導.在這種教學模式下，在課堂內的寶貴時間內，學生能夠更專注于主動的基于項目的學習，共同研究解決問題，從而獲得更深層次的理解.教師不再占用課堂的時間來講授信息，這些信息需要學生在課后完成自主學習，他們可以看視頻講座、看博客、閱讀功能增強的電子書，還能在網絡上與別的同學討論，能在任何時候去查閱需要的材料.教師也能有更多的時間與每個人交流.在課后，學生自主規劃學習內容、學習節奏、風格和呈現知識的方式，教師則采用講授法和協作法來滿足學生的需要和促成他們的個性化學習，讓學生通過實踐獲得更真實的學習從而提高學習能力和創造能力.

2.6.2精心設計教學環節

（1）多種方式引入.視頻片段、小實驗、傳說故事、復習提問、辯論、調查問卷……讓每一節課都有新奇的地方，引人入勝，讓學生永遠保持對物理課堂的期待和熱愛.

（2）適時提出有導向性的疑問.“思起于疑.有疑才有問，有問才有思；多疑才會問，多問才會思.”可見，只有適時地、有針對性地提出疑問，才會引起人們的思考，人的創造力只有在思考中才能最大程度得以發揮.這就要求教師所提出的每一個問題在掌握知識、理解內容、思維方向方面要準確把握，從而提出有鮮明指向性的問題，啟發學生的思維.

（3）加強課堂討論.有助于強化學生的競爭意識、自我思維整理形成意識和創造性意識，培養學生發現問題、解決問題和團隊合作的能力.

（4）讓學生經歷科學發現過程，體驗科學家的心路歷程.每一個科學發現的過程，都就是一個創造過程.如果我們在教學中能創設環境，讓學生再創造一次，就既能使學生深入理解物理規律，又能有效地培養學生的創造思維能力.例如，就實驗教學的環節考慮：明確實驗目的；進行實驗設計；實驗的實施；實驗結果的分析和處理；對實驗結果做出理論的解釋.

2.7評價方式的更新

“分分分，學生的命根”，分數為何如此重要？升學需要分數，上大學更需要分數.目前，學校錄取的標準只有一個，那就是分數，沒有很高的分數，就很難升入好的高中，也就很難考進好的大學.在很長一段時間，學習好的學生一直受到優待，是家長和學校老師心目中的寵兒.然而學習好就能代表一切嗎？當然不是.現代社會需要的是綜合素質高的人才，讓每一個學生綻放屬于自己的光彩，找到自己擅長的領域并提供相應的沃土是我們需要為他們做的.

2.7.1鼓勵學生的質疑精神和獨創精神

1817年，法國科學院將一項科學獎頒給了一直默默無聞的菲涅爾.起初菲涅爾的理論遭到了法國科學院的泊松、拉普杜斯等科學巨人的反對，因為菲涅爾的理論違反了傳統的牛頓光學理論，而泊松，拉普杜斯又是牛頓理論的堅定支持者.最后科學院評審委員會決定去做實驗，事實證明菲涅爾是對的，而牛頓是錯的.我們要鼓勵學生大膽質疑，有質疑才有思考和進步，才能產生創造性.

愛因斯坦說過：“提出一個問題比解決一個問題更重要”，對學生獨到的見解，獨特的發現和特別的做法，應該尤其鼓勵，培養學生思維的求異性，注重學生的獨立思考能力和創新精神的培養.例如，教師應盡量提倡學生一題多解，培養學生的發散思維，發揮學生的創新精神.在練習題的設計中，應盡量設計一些開放性的問題，培養學生解決實際問題的能力.

2.7.2科學素養的培養

科學精神就是指由科學性質所決定的并貫穿于科學活動之中的基本的精神狀態和思維方式，是體現在科學知識中的思想或理念.它是學生學習科學所必須秉持的虔誠態度和良好的科學素養.

科學精神應包括以下特征：（1）執著的探索精神.科學家們在得出一個理論之前總是要經歷在黑夜中探索光明的漫漫之路.既要有方向和信心，又要有鍥而不舍的意志；（2）創新、改革精神.這是科學的生命，科學活動的靈魂；（3）虛心接受科學遺產的精神.牛頓曾說“我是站在巨人的肩膀上……”，科學成就在本質上是積累的結果，科學是繼承性最強的文化形態之一；（4）理性精神.科學活動須從經驗認識層次上升到理論認識層次，或者說，有科學抽象的過程； （5）求實精神.科學須正確反映客觀現實，實事求是，克服主觀臆斷；（6）求真精神.在嚴格確定的科學事實面前.科學家須勇于維護真理，反對獨斷、虛偽和謬誤；（7）實證精神.科學的實踐活動是檢驗科學理論真理性的唯一標準.

1936年10月15日，愛因斯坦在美國紀念高等教育300周年的紀念大會上，他有這樣一段精彩的講話：沒有個人獨創性和個人志愿的統一規格的人所組成的社會將是一個沒有發展可能的不幸的社會.管理大師德魯克說，對企業來講，要么創新要么死亡.我們的人類社會歷史就是一部創新的歷史，人類社會發展的歷史，就是一部創新的歷史，就是一部創造性思維實踐、創造力發揮的歷史.抓住課堂教學的契機，適時地滲透物理學科的科學思維方法，在課堂上培養學生的創造力是我們教師的重要使命，希望我們在此過程中探索發現，為中華民族培養更有能力的新一代接班人.