例談運用教材資源培養學生創新思維能力

陸增友 陳 棟

（1.灌云縣初級中學，江蘇灌云 222200；2.灌云縣下車中學，江蘇灌云 222200）

例談運用教材資源培養學生創新思維能力

陸增友1陳 棟2

（1.灌云縣初級中學，江蘇灌云 222200；2.灌云縣下車中學，江蘇灌云 222200）

根據蘇科版初中物理教材教學實踐，列舉使用教材資源培養學生創新思維典型的教學案例，分析培養學生創新思維的途徑和方法，總結培養學生創新思維的三項原則.

初中物理教材；創新思維；案例；原則

1 引言

教材是學生學習的主要載體，它在學生學習知識、形成技能和培養思維能力方面所起作用不言而喻.如何使用教材培養學生創新思維，如何把在使用教材培養學生創新思維的教學過程中產生活生生的教學生成，經過系統的研究和梳理，形成鮮活的案例和分析，不僅能對學科課程改革提供參考和借鑒，同時，對學科教材建設以及課程評價的完善也會產生一定的積極影響.

在課程改革向縱深推進的今天，從宏觀層面看，如何培養學生核心素養成為廣大一線教育工作者研究的課題；從中觀層面看，如何在物理課堂教學中使用教材資源培養學生創新思維，使之形成可操作性的典型案例，更具有現實意義.為此，我們課題組在研究“運用蘇科版教材資源培養初中學生創新思維案例”課題時進行了一系列的探索.

2 案例與分析

2.1 扎實開展綜合實踐活動與練習

（1）做一做，做出新思路.

案例1.“探究不同液體凝固點以及食鹽水凝固點和濃度的關系”是8年級物理上冊第2章的4個綜合實踐活動之一（教材第48頁）.活動要求：在4個透明的杯子中，分別裝入等量（約100mL）的水、牛奶、糖水、食鹽水，并將它們放入冷凍室內，每隔一定時間打開電冰箱觀察液體的狀態，比較它們凝固點是否相同.

針對教材安排的4個選擇性活動，我們把“測量不同液體的凝固點”作為必做的指令性實踐活動，學生可以根據興趣自主選擇其余探究項目.課題組提出指令性項目不限制探究活動步驟和方法的建議，只為學生設計了綜合實踐活動記錄表.在統計時發現，少數小組在測量凝固點的活動過程中，沒有照搬教材設計的步驟和方法.他們將4種液體在冷凍室放置一段時間，待其凝固后取出，觀察熔化情況.在學生實驗記錄中，還發現這樣的一段文字：由于晶體的熔點和凝固點相同，只要比較熔點就可以了.由于不知道這些液體在什么時候凝固，如果按照書本的方法，需要不停打開冰箱門，有相當的盲目性，又浪費能源；其次，書本讓我們比較凝固點缺乏科學性，因為研究的幾種物質中，牛奶就不是晶體，根本就沒有凝固點，也就談不上凝固點有什么不同.

分析：教師處理綜合實踐活動內容時，沒有限制實驗步驟和方法，由學生自主設計實驗方案，給學生思維創意提供自主發揮的空間和平臺，在實踐中培養學生的創新精神和創新能力，轉變了他們的學習方式，促進學生由課堂走向課外.民主和開發性教學催生了教學生成，讓學生做一做，做出了解決問題的新思路.

所以，只要我們相信學生、依靠學生，運用教材，但不拘于教材，就能激活部分學生創新思維的活力，就可能引燃更多學生創新思維的火花，達到培養學生創新思維的目標.

（2）練一練，練出新答案.

案例2.蘇科版8年級物理上冊教材第5章第4節“運動的相對性”的“www”中（教材第120頁），安排習題：根據圖1所示的情景，說明兩列火車可能的運動情況及你判斷的理由.

配套的物理教師教學用書提供的解答為：兩列火車可能的運動情況是：①小華所乘坐的火車停在軌道上，另一列火車向前運動；②兩列火車都向前運動，但小華所乘坐的火車速度較慢；③小華所乘坐的火車向后倒車，另一列火車停在軌道上；④兩列火車均向后倒車，小華乘坐的火車倒車速度較快.因為另一列火車相對于小華所乘坐的火車向前運動.［1］

圖1

針對本題教學，課題組成員在研討時都主張讓學生有充分的時間進行思考和表達.各學習小組先進行組內交流，再組外互動，最后出現2個結果超出教師的課堂預設：一是學生給出了5種火車運動情形，比教參答案多出1種；二是答案采用表格的表達方式新穎簡潔，讓人一目了然.學生還給表格作了說明，如表1所示.

表1

分析：創設適合的學習情境，給學生自主思考和學習的時間和空間，求異思維就會隨時隨地發生.［2］如果教師在課堂教學中照本宣科，將參考書上的答案直接告訴學生，那么學生的思維將可能永遠定位在4種火車運動情形上，他們不會開動腦筋，只等教師給現成的答案，更不會出現創造性地提出用非常明了的表格法表達列車相對運動的情況.

因此，突出學生為學習主人的地位，扎實開展綜合實踐活動，加強對教材習題資源的自主練習，不失為培養學生創新思維的重要途徑.

2.2 重視教材中“活動”資源的開發

（1）數一數，數出新方法.

案例3.“估測人站立時對地面壓強”是蘇科版8年級下冊教材第8章第1節“壓強”中的1個活動（教材第78頁），學生需要數出鞋印所占坐標紙的格數，算出受壓面積.教材給出數格數的方法提示，如圖2所示.

圖2

教學時，我們讓學生進行比賽，看誰又快又準數出格數.課題組教師在教學時不僅讓學生盡快報出數字結果，同時要求說出數格數的過程和方法.

筆者統計學生匯報數據時發現，所數格數基本都在120－170格之間，學生數格數的方法簡單概括為如下2個方面：①大框摳除法.貼合腳印邊緣畫一長方形大框，如圖3所示.先算出大框內格數，再減去框內空白部分格數.少部分學生創造性提出這種數格數的方法，又快又準.②外框拓補法.如圖4所示，多數學生采用這種一個一個數的方法，花費較多時間.

圖3

圖4

分析：一般情況下，教師在此處教學時，僅僅關心數字結果，而不關注這些數字是怎么數出來的.研究此案例時，有教師提出，這樣做是浪費教學時間.盧梭說過，誤用光陰比虛擲光陰損失更大，教育錯了的兒童比未受教育的離智慧更遠.［3］所以，我們不僅滿足于得出鞋印的面積這個數字結果，更關注產生結果的過程和方法.對活動資源進行二次加工和開發，把教材中隱形資源開發出來，讓學生數一數，調動了學生的創新精神，激發了學生創新思維的靈感，從而使學生數出了新方法.

（2）讀一讀，讀出新評價.

案例4.8年級物理下冊第10章第3節“氣體的壓強”中，教材安排了“體驗大氣壓強的存在”活動.其中，馬德堡半球實驗是通過“讀一讀”欄目讓學生體會大氣壓強的.在處理該教學內容時，我們讓學生閱讀后發表獨立的見解、談談自己的感想和對這個實驗的評價.多數學生發言，對實驗者的科學精神表示敬仰，但也有學生針對這段短短的幾行文字提出了出乎教師課堂預設的問題：①馬德堡半球實驗不需要16匹馬，只需要8匹馬.②奧托市長涉嫌濫用權力，浪費資源.

學生認為，力的作用是相互的，左邊8匹馬拉半球的力等于半球拉左邊8匹馬的力，右邊8匹馬拉半球的力等于半球拉右邊8匹馬的力，顯然拉開馬德堡半球的力不是16匹馬的力，而是8匹馬的力.既然拉開馬德堡半球所需要的力只是8匹馬的拉力，只要將半球的另一側用繩子固定在堅固的建筑物或者大樹根部就可以了，奧托市長不可能想不到這個辦法.

分析：從培養學生創新思維能力來看，學生上述的表現是難能可貴的，學生對教材分析的思維方式從傳統的一味順從和認同走向了質疑和批判.［4］只有做一位民主、包容型教師，讓學生充分發表自己的觀點與看法，耐心讓學生讀一讀，使他們有更多時間去體味教材的人文資源，充分讓他們進行民主、自由地表達和評價；只有把課堂的話語權真正還給學生，不搞教師一言堂，才會有效提升學生思考和批判思維能力.相反，如果教師在課堂抑制學生的質疑和批判精神，不允許學生對教材人文部分內容進行剖析，所有的上述原生態的教學生成和創新思維案例就永遠埋藏在課堂之外，不為教師發現.

因此，重視對教材中“活動”資源的二次開發，開展有效的閱讀、交流和討論，是培養學生創新思維的需要，也是培養學生創新思維的方法和手段.

2.3 注重對教材習題資源的變式和問題遷移

（1）編一編，編出新創意.

案例5.8年級物理下冊教材第7章第4節“宇宙探秘”的“www”中，教材安排了這樣的習題（教材38頁）：孫悟空一個筋斗可翻十萬八千里，即5.4×104km，織女星距地球約2.3×1014km，那么孫悟空大約要翻多少個筋斗才能到達織女星？如果孫悟空每秒鐘翻一個筋斗，那么他要連續不停地翻多少年才能到達織女星（只要求估算出數量級）.

在教學中，課題組嘗試讓學生編寫一道情景與此相似的題目，并給出答案.

有學生改編成如下題目：織女星到地球約2.3×1014km，如果18歲的牛郎在地球上用手機給織女打電話，織女在聽到牛郎的“你好”問候后，立即回應.手機信號傳播速度等同于光速，約為3×105km／s，那么牛郎聽到織女的第一聲問候是多少歲（精確到十位整數即可）.

分析：本題的人文背景是中國古老的愛情傳說，悠久的歷史超過了西游記，具有深厚的人文性.從編制的數據看，現代通訊工具信號傳播速度達到光速，遠遠超過孫悟空的筋斗云，體現現代科學力量已經戰勝神話的魅力，而設置“18歲”這個年齡體現處于青春期時代的學生對微妙的情感世界產生了朦朧的認知，反映了初中學生的年齡特征.

地球到織女星約26光年，電磁波往返需要52年左右，也就是說，18歲牛郎用手機打給織女星上織女，到70歲才能等到織女的第一聲問候，這個答案也令學生大跌眼鏡.

新穎性是創新思維最基本的特征.［5］編寫如此有新意的題目，令教師嘆為觀止.不能不說這是課堂預設換來的但又超出了預設的碩果，這一極具創意的碩果也是學生聯想和類比思維的結晶，產生了不可復制的原生態教學生成.無論是從科學性、人文性還是趣味性的角度看，本題的編制都不遜色于教材編寫的題目.

改編題蘊藏著茫茫宇宙無限廣博的內涵，激發了學生對未知王國產生探究的欲望，也加深了課題組成員對“教學相長”理論的再認識.它使學生的創新思維在廣闊的物理世界中不斷向前延伸，鍛煉了學生整合學科知識能力以及變式和遷移問題的創新思維能力.

（2）問一問，問破思維定勢負遷移.

案例6.蘇科版9年級上冊物理第14章第1節“電阻”中，教材安排了“探究影響導體電阻大小因素”的活動（教材第87頁），給出了A（鎳鉻合金絲長度L、橫截面積S）、B（鎳鉻合金絲、長度2L、橫截面積S）、C（鎳鉻合金絲長度L、橫截面積2S）、D（錳銅絲長度L、橫截面積S）4個導體.在教學中，我們讓學生自主學習和討論，自主選擇材料進行探究.

在學生選擇導體A、B實驗探究得出“電阻大小和長度有關”的結論之后，研究導體和橫截面積關系更加順利，似乎此時的學生對控制變量法運用已經得心應手.筆者將教材表格（9年級物理上冊教材第88頁）略微改動，變為如表2所示.

表2

針對表2，師生進行了如下交流.

師：根據上述實驗數據能否得出“導體的電阻和橫截面積有關”的結論？為什么？

生：不能！因為導體長度不一樣，沒有控制好變量（響亮，異口同聲）.

師：真的嗎（表情凝重，語調婉轉）？

生：真的（響聲變低，有點稀稀拉拉，稍顯遲疑）！

……真的（不久，再次異口同聲表示肯定）！

師：不贊成的請舉手.

生：舉手（一兩個，放下后又舉手）

師：還有嗎（似乎期待更多）？

生：舉手（多出幾個）.

師：請你講出理由.

生：一位學生放下手，接著又有三位舉起手（全班發出笑聲，似乎有幸災樂禍的味道）.

一位舉手的學生用略帶顫抖聲音響亮地回答：能說明導體的電阻和橫截面積有關，因為材料相同，E導體長度長，如果電阻和橫截面積無關，應該電阻大，通過電流小，而E導體中電流為0.25A，大于C導體中電流0.2A，唯有E導體“橫截面積大”這個因素，才導致E導體電阻比C導體電阻小.”

師：請重復，重要的話可以重復三遍.

生：……（笑，重復）.

接著，全班發出響亮的掌聲.

分析：心理學認為，定勢是心理活動的一種準備狀態，其既可能有利于問題的解決，也可能阻礙問題的解決［6］.控制變量法是研究物理問題最常用的思想方法，在學生的腦海根深蒂固，甚至做題時思維都形成定勢：研究某物理量和幾個因素中某個因素的關系，必須要讓其余因素保持不變，這種思維在一般情況下處理問題是正確的.但是，在處理此類特殊問題時，有時又容易讓學生產生錯誤的認知，這種定向思維容易抑制學生的創新思維能力的發展.

本案例中，學生由開始的“異口同聲反對”到“三兩個學生舉手支持”，最后發展到“全面倒戈”，這種教學現象的出現給學生留下深刻的印象，啟發更多學生遇到新問題要克服思維定勢的負遷移，摒棄從眾心理，深入思考問題，而不盲目妄下結論.

教師在使用教材教學時，針對教材中探究問題的思想方法有效設計新問題，進行問題的遷移，就會促進學生由掌握知識向形成思維能力的轉化.時常做到問一問，打破思維定勢產生的負遷移作用，把學生思維引向創新思維的最近發展區.

3 結語

通過運用教材資源培養學生創新思維案例研究，我們認識到，培養學生創新思維必須堅持如下的幾項原則.

3.1 堅持接地氣的原則

培養學生創新思維，必須從學生實際出發，要接地氣，理論聯系實際.要把培養學生創新思維有機地融入到日常教學活動中，只有這樣，培養創新思維才能得到真正落實，不會變成空中樓閣.貫徹這個原則是培養創新思維的前提和保證.

3.2 堅持民主性和包容性原則

做民主和包容性教師，充分創設民主課堂，形成包容的教學環境，才能激發學生大膽思維，積極發言，打破條條框框；才能激發學生的靈感，促進學生創新思維能力的可持續發展，實現創新思維的不斷超越.貫徹這個原則是培養創新思維的根本要求.3.3 堅持以教材資源為載體的原則

教材是學生學習的重要載體，脫離這個課堂教學載體，培養創新思維會成為脫離實踐的一句時髦口號，一句空話.貫徹這個原則是培養學生創新思維的重要條件.

1 劉炳昇，李蓉.義務教育教科書八年級上冊物理教師教學用書［M］.南京：江蘇科學技術出版社，2013：153.

2 朱崇軍.物理教學中科學素養培養例談［J］.中學物理教與學，2014（6）：61－63.

3 周國平.人生哲思錄［M］.上海：上海辭書出版社，2011：447.

4 陸增友.例談民主物理課堂培養學生科學素養［J］.中學物理，2015（6）：2－3.

5 閻金鐸，田世昆.中學物理教學概論［M］.北京：高等教育出版社，2003：17.

6 黃網官.思維定勢與物理教學［J］.教育研究與評論，2014（2）：66－69.

2017－03－01）

本文為江蘇省中小學教學研究（2015）年度第11期立項課題研究成果之一（課題編號：2015JK11－134）.