淺談在中學物理探究式教學中創新能力的培養

馬玉涵 張迪

摘?要：創新能力在推動科技進步和社會發展中具有重要作用.相較于傳統教學模式，在物理教學中利用探究式教學更利于培養學生的創新能力.學生在探究式教學中體驗科學樂趣，學習探究方法，鍛煉獨立思考和邏輯思維能力，經歷創新過程，培養創新能力.

關鍵詞：中學物理;探究式教學;創新思維;創新能力

文章編號：1008-4134（2019）18-0033中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

2017年教育部頒布了新的課程標準，為了落實“立德樹人”的根本任務，將物理學科的核心素養歸納為“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個維度.其中科學探究是指在物理教學中，學生在像科學家一樣的探索自然規律的過程中獲得綜合性能力，而創新能力是這種綜合能力的重要組成部分.探究式教學是物理教學中重要的教學模式，對培養學生的創新能力有積極的作用.

1?物理探究式教學的基本環節

探究式教學是指學生在學習時，教師充當啟發者給出一些事例或提出問題，讓學生主動地獲取知識，通過閱讀、觀察、實驗、思考等途徑去獨立探究，自行得出結論、掌握原理并且發展能力的一種教學過程[1].將探究式教學靈活運用于物理教學中，能夠在不增加課程教學時間和容量的前提下，充分培養學生的創新能力.探究式教學模式，離不開以下三個環節.

1.1?學生獨立探究

探究式教學課堂上提出的探究性問題必須是直觀的，這要求教師在這一環節中提供具體直觀的圖片或視頻，加強學生的感性認識，喚起問題探究的熱情.適當提供給學生一些背景資料，引導學生的開放性思維，得出多種多樣的猜想.這一環節的關鍵是教師以引導者的身份，首先設計出新穎巧妙的問題情境，從學生身邊熟悉的事物入手，找到既聯系生活實際又蘊含物理知識的例子，激發學生的探究熱情，然后再讓學生進行獨立探究、積極思考、大膽猜想[2].

例如：在“探究摩擦力的大小與哪些因素有關”這一課例中，筆者采取了引導學生獨立探究的教學手段，發揮了教師的引導作用，首先播放了一組視頻：驚心動魄的賽車、唯美的花樣滑冰、有趣的冰壺比賽、冬天穿上防滑鞋行走的老人.然后提出問題：這一組視頻雖然表現的內容不同，卻都蘊含著一個相同的物理知識，同學們討論一下，是什么物理知識呢？經過討論，學生很快得出結論，那就是“摩擦力”，然后再進一步追問，那么“摩擦力的大小到底與哪些因素有關呢？”接下來把探究時間交給學生，學生們自由組合成研究小組，結合著視頻，反復觀看，并用身邊的物品、身體的動作等進行實驗，展開了激烈的討論和探究，最終得出結論：摩擦力的大小與壓力大小有關，與接觸面的粗糙程度有關.這樣的教學，極大的鍛煉了學生的學習能力.讓學生在這些熟悉的事物上，尋找新的發現，提出有意義的問題，自主地進行探究、解決問題或者找到思路.當學生以積極的態度看待身邊熟悉的事物時，就會逐漸克服慣性思維的束縛，面對熟悉的事物不再習以為常，而是積極思考.習慣凡事問問“為什么”，就會從熟悉中得到新的啟示，激發創新思維.例如：看到垃圾桶時思考垃圾桶的開蓋是否是物理學中的杠桿原理？看到菜刀時思考為什么刀刃要很薄？高壓鍋為什么可以把食物更快地煮熟等等.

1.2?師生共同探究

師生共同探究環節的關鍵，是教師在學生各種各樣的猜想和提問中挑選出對本節課探究最有意義的問題，在課堂上帶領學生共同探究，其余的問題鼓勵學生自主探究.此環節需要教師精心設計探究過程，對課堂上學生的反饋信息能夠及時處理加工成與課堂內容相關的知識點，靈活掌握課堂上時間和內容的分配，把握好設置懸念的時機，給學生留出充裕的獨立思考討論時間.

例如：在講授“樂音的三個特征”一課時，是這樣設計的：通過優美動聽的鋼琴曲的導入，我們進入了一節特別的“音樂物理”課.首先研究的是樂音的第一個特征——音調.筆者出示了七只裝了不同高度水的杯子，并用金屬小棒為學生獻上了一曲打擊樂曲《小星星》，然后請幾名學生來輪流試奏，看能否敲擊出好聽的旋律，學生們熱情高漲，躍躍欲試，幾番試奏和討論之后，師生輕松愉快地得出了樂音的第一個特征——音調（人耳聽到的聲音的高低叫做音調）.既然是一節物理課，當然不能只停留在音樂層面，接下來筆者又出示了示波器、拾音器、 不同音調的音叉，讓學生分組實踐、討論、猜想假設，探究音調的高低由什么決定.學生們在教師的引導下積極實踐、大膽猜想，很快就得出了探究的結論.當研究樂音的第二個特性——響度時，采取了游戲“唱反調”的方式，教師拍手的聲音大，學生就用小聲拍手來回應，教師拍手的聲音小，學生就用大聲拍手來回應，有趣的游戲中，我們得到了第二個特性——響度.探究影響響度的因素，還是游戲——“擊鼓，傳話”，以座位的一豎排為一個小組，聽鼓聲傳一句話，鼓聲大就大點聲傳，鼓聲小就小點聲傳，可以離耳朵很近，也可以稍微離開耳朵一段距離，有趣的游戲得出精準的結論，影響“響度”的因素與振幅有關，與聽者距離聲源的遠近有關.這樣的探究性學習，學生樂此不疲，增強了學習興趣，逐漸形成了探究意識.

教師在探究過程中要充當學習的引導者，引導學生獨立思考、實驗、總結.不要過多地干預學生，過多的知識講授不利于學生的獨立思考，也就很難提高創新能力.

1.3?探究反思總結

經過了學生獨立探究和初期的師生共同探究后，所探究的問題得到了初步解決，教師應繼續引導學生對本節探究內容進行反思.這是一個讓學生對所探究的知識整理、加工、分類的過程.這一環節要注重對比分析探究得到的結論與最初的猜想假設的差異及原因，要弄清楚猜想假設的時候忽略了什么因素或什么因素產生了偏差.讓學生從中積累經驗并且反思，在以后的探究過程中更加熟練.

其中，求異思維的培養也是這一過程的主要目的.教師可以鼓勵學生從多個角度去思考同一個問題，嘗試用不同的方法解決問題，從中總結經驗、激勵創新，并將這一思維應用到生活中去，形成習慣，形成真正的創新能力.

2?物理探究式教學中培養學生創新能力的策略

很多教師對探究式教學的必要性有深刻的認識，但是在課堂上真正實施起來卻大相徑庭.盡管有序實施了探究式教學的各個環節，課堂氣氛也很活躍，但卻常常達不到預期的教學效果，也不能很好地激發學生的創新思維，形成創新能力.效果明顯的探究式教學一般包括以下幾方面特點.

2.1?以實驗為突破口培養興趣，激發創新意識

物理是以實驗為基礎的一門學科.物理實驗相對于物理知識更能在探究式課堂上體現物理學科的魅力，學生往往對物理教科書中的實驗裝置和儀器有著濃厚的興趣.要讓物理課堂緊緊抓住學生的心，可以從實驗下手，利用物理課上的“表演”，激發興趣，得到事半功倍的效果.興趣會使創新意識具有傾向性，創新的前提是興趣，有興趣才能詮釋出創新的動機并表現出創新需求.

我們常常跟學生說，物理知識來源于生活，存在于生活.那么生活中的很多物品都可以拿來做實驗，比如易拉罐，就經常出現在物理課堂上，最典型的就是浮力實驗，學生們可以人手一個空的易拉罐，分組準備一個深一點的裝有半桶清水的水桶，和一個淺一點的裝有半盆水的水盆，然后嘗試著用手輕輕地往下按易拉罐，感受手受到的向上頂的力，越往下壓，手被向上頂的力就越大.感受在水盆和水桶里向下壓，又有什么不同？這個游戲幾乎每個學生小時候都玩過，但是卻沒有想過其中蘊含的物理知識，課堂上有趣的游戲變成了物理實驗，孩子們開始從游戲中感悟道理，思考如何得到物理知識，如何計算浮力大小，更會去思考，物理知識在生活中到底有哪些重要的應用，從而從心底崇尚科學，愛上物理.

2.2?訓練合理猜想，培養合理發散性思維能力

訓練科學有效的猜想能力是培養創新能力的關鍵.合理的猜想是一個學生有良好的發散性思維的表現.猜想并非憑空瞎想捏造，而是以科學事實為依據的思維活動.例如，法拉第電磁感應定律就是通過對奧斯特的電流磁效應的逆向猜想而發現的，電流概念的引入就是把電流比做水流，通過類比猜想得出的.

教師應指導學生主動地積累生活經驗，擴大知識面，大量閱讀各類書籍，將積累知識變成習慣.這些潛在的積累越多，在問題面前越容易激發出意想不到的觀點，得到科學有效的猜想.查爾斯.威爾遜研制出電子云室獲得了1927年的諾貝爾物理學獎，就是青年時期去英國本內維斯峰天文臺看到的云霧繚繞的場景給他的靈感，提出霧室的猜想，最終成功研制出電子云室.正是因為他把生活中的一切都當做經驗積累，并在需要的時候與所要探究的問題對接，才會產生別人想不到的靈感.

然而實際教學過程中會出現這樣的問題，學生大膽的異想天開的猜想中會有很多非?！安豢孔V”的猜想.當學生多次發現自己的猜想不成立而且與要探究的問題相差甚遠時，往往會失去信心.這時教師要鼓勵學生勤于反思，正確對待錯誤猜想，讓學生知道錯誤是正確的先導，要越挫越勇，總結失敗的經驗，提高自己的猜想能力.必備的猜想和假設是探究成敗的關鍵[3].

2.3?增強探究體驗，培養創新能力

探究過程對學生來說是一段美妙的旅程.所有物理規律的產生都是創新過程，物理問題的產生，規律的形成和發展，都體現了創新的魅力.傳統教學中教師往往依照課程標準上的內容和要求講課，只重視學生是否掌握了知識，并且通過考試檢驗學生學到的知識和本領，學生成績好教師就教的好.但是在現在的探究式教學中，僅僅掌握課標中的知識點是遠遠不夠的，對知識點的探究才是重中之重.探究過程中學生會遇到很多不可預料的問題，學會如何解決問題要比掌握知識點更重要.把被動接受式學習變成主動的思考和探究的創新之旅，體驗探究的過程.同時可以在探究過程中滲透物理學史，體驗科學理論的變化發展.例如：在“牛頓第一定律”這一課例的教學中，先向同學們介紹亞里士多德這位百科全書式科學家，他幾乎對每一個學科都有所貢獻，雖然他對于力與運動聯系的觀點是錯的，但是對于他所處的時代人的認知基礎上他的“力是維持物體運動的原因”的觀點是被接受的;接著讓學生們查閱資料閱讀教材，了解伽利略的理想實驗以及他“力不是維持物體運動的原因”的觀點;再到笛卡爾對伽利略的結論進行補充;最后牛頓站在巨人的肩膀上得出了牛頓第一定律.讓學生體會一代代科學家探索自然奧秘的不懈努力，理解沒有完美的一成不變的科學理論，鼓勵學生敢于挑戰權威.在探究式課堂上，教師要掌控全局，以引導者的身份增強學生對科學探究的體驗，充分利用探究式課堂，通過科學探究開發出解決問題的創新思維和能力才是探究式教學的根本目的.

3?結語

物理學是一門自然科學.通過對自然規律的探索，讓學生具備正確的價值觀以及必備品格和能力是物理教學的根本任務.為了培養學生的創新能力，物理教學中要充分利用好探究式教學，跳出傳統教學的套路，讓學生學習物理知識與技能的同時，將物理學的探究思想與方法積極地內化為適應社會需要的、有利于學生終身發展的能力.

參考文獻：

[1]李中良.談如何在中學物理教學中培養學生的創新能力[J].學周刊，2018（35）：76-77.

[2]田家寶.淺談探究式教學在高中物理教學中的實施策略[J].中國校外教育，2018（15）：114.

[3]陳恒雷，徐雷.基于創新人才培養的我院大學物理實驗教學實踐平臺建設[J].教育教學論壇，2016（03）：221-222.

[4]趙西樣.探究在中學物理實驗教學中培養學生創新能力的途徑[J].教學儀器與實驗，2012，28（07）：19-20.