《中學物理教學設計》課程中培養師范生創新能力的初步探索

姜 靜

(青島大學物理科學學院，山東 青島 266071)

培養師范生學科教學設計能力和創新能力是高師培養目標的重要組成部分；中學物理教學設計中存在許多需要創新之處(可稱為創新點).因此在《中學物理教學設計》課程教學中，將培養教學設計能力與培養創新能力相結合具有極大的可能性和必要性.此外，在這些創新點上進行創新，對于促進中學物理課程改革的深入也具有非常重要的現實意義.為了在《中學物理教學設計》課程教學中將這兩種能力的培養有機結合，本文提出了物理教學設計中創新性問題解決模式.

1 理論基礎和實施條件

物理教學設計中創新性問題解決模式由理論基礎、目標、程序和條件構成一個有機系統.該模式的理論基礎是：創造性思維與創新方法的理論[1]、高等教育心理學中關于問題解決以及創造力培養的學說[2，3]以及中學物理教學設計的理論.該模式的特點是：強調使學生運用創造性思維及創新方法，創造性解決物理教學設計中具有創新點的問題，在培養物理教學設計能力的同時培養創新能力.該模式要求師范生經歷創造性物理教學設計活動；運用物理教學設計理論，培養物理教學設計能力；運用創造性思維和創新方法，培養創新能力.該模式的實施條件是：物理教學設計的作業要具有明顯的創新空間，能夠找到明確的創新點；學生已初步學習過一般教育教學理論、物理課程與教學理論，學生已經學過或當前正在學習的是中學物理教學設計以及關于創造和創新的基本理論.

2 操作程序

2.1 提出問題、激發動機

首先由教師或學生提出某一中學物理教學中存在創新點的問題，把它作為教學設計的作業；其次,明確創新要求.教師引導學生準確定位教學設計中的創新點并向學生提出該教學設計的創新性要求；最后，利用強化.告知學生本作業成績將作為階段測驗成績，并且主要將創新性解決問題的水平作為評分依據.如此，使學生的物理教學設計活動中所要解決的問題成為沒有現成答案的，需創造性解決的問題.例如《“飛機的升力”(初中物理)》，根據學情分析知“機翼上方氣體的流速大于下方氣體的流速”是個教學難點，造成難點的原因是：難以給初中生證明從機翼首端分開的兩股氣流同時到達機翼的尾端.目前鮮有能很好地突破這一難點的教學設計，教師就可以提出這一具有創新點的問題作為教學設計作業.

2.2 收集資料，訓練批判性思維.

教師引導學生利用各種可靠渠道收集所選定教學設計作業的已有教學設計，進行研讀，運用批判性思維，找到其中的不足.例如，從期刊和網絡上收集了關于“飛機的升力”的教學設計若干份，引導學生仔細審視，運用邏輯思維和批判性思維[1]發現了共同的、明顯的不足：在得出“機翼上方空氣流速大于下方”這一結論的過程中存在邏輯斷點，即沒有證明“機翼上方空氣和下方空氣是在相同時間內通了機翼”.

2.3 進行創新訓練，創造性解決問題.

引導學生運用發散思維和聚合思維，同時綜合運用其它各種創造性思維和創造方法，鼓勵學生大膽提出盡可能多的創新方案，檢驗各種創新方案，選取最優方案有效解決教學設計中需要創新的問題.例如，針對上述”飛機的升力“教學中“機翼上方空氣流速大于下方”這一教學難點，學生的創新經歷了橫向思維和縱向思維兩個階段的循環.

橫向思維階段：想出各種直接證明飛機機翼上方空氣流速大于下方的辦法.縱向思維階段：欲證明飛機機翼上方空氣流速大于下方，可先證明從飛機機翼首端分開的兩股氣流同時到達尾端.如果問題仍得不到很好的解決，則重復以上兩個階段.下面展開說明.

訓練橫向思維，踐行創新方法.為了證明“機翼上方空氣流速大于下方”，學生運用了發散思維和頭腦風暴法等創造性思維及創造方法，設想的創新演示實驗方案有：① 把機翼上方和下方貼上紙條，用吹風機自機翼首端向尾端吹風，哪邊紙條動的較快哪邊氣體流速較大；② 把機翼上方和下方插上小風車，用吹風機自機翼首端向尾端吹風，哪邊風車轉動的較快哪邊氣體流速較大；③ 用吹風機自機翼首端向尾端吹動煙霧，煙霧被機翼分為上下兩股，哪股煙霧運動的較快那邊空氣流速較大.其間學生用到了形象思維(想象煙霧或水霧的運動軌跡)、類比型創新方法(將水霧中的小水滴類比為空氣分子、將煙霧中的微粒類比為空氣分子)等創造性思維及創新方法.引導學生進行上述方案的實驗，并運用聚合思維檢驗所有的方案，發現三個方案實驗現象均不明顯，達不到期望效果.于是轉而訓練縱向思維.

訓練縱向思維：引導學生運用縱向思維轉換實驗思路及教學邏輯，將證明“機翼上方空氣流速大于下方”轉換為證明“氣流從機翼首端分為兩股同時到達尾端”.

接下來，在證明“氣流從機翼首端分為兩股同時到達尾端”的實驗創新中，再訓練橫向思維，踐行創新方法.引導學生運用橫向思維、頭腦風暴法等創新方法，設想出的創新實驗方案有：④ 用吹風機自機翼首端向尾端吹動煙霧模擬氣流，觀察到煙霧被機翼分為上下兩股并同時到達機翼尾端；⑤ 用噴霧器自機翼首端向尾端噴霧模擬氣流，水霧被機翼分為上下兩股并同時到達機翼尾端；⑥ 用兩個噴霧器(分別裝有紅、藍色液體)同時在機翼上、下方分別自機翼首端向尾端噴霧，在機翼尾端豎直放置一個白板承接噴霧，機翼上、下方的兩股不同顏色的噴霧同時到達機翼尾端，同時落在白板上；⑦ 將⑥中的機翼加長，有可能克服實驗現象轉瞬即逝的缺點；⑧ 在⑥、⑦的基礎上，同時對通過機翼的噴霧或煙霧進行錄像，然后用慢放功能播放，有可能更加明顯地觀察到水霧或煙霧被機翼分為上下兩股并同時到達機翼尾端；還可以利用頻閃照相顯示兩股水霧或煙霧的運動軌跡；其間學生運用的創造性思維與創新方法還有和田十二法(加一加：裝紅色液體的噴霧器+裝藍色液體的噴霧器+白板；擴一擴：加長機翼)、缺點列舉法(列舉機翼上、下方的兩股不同顏色的霧同時到達機翼尾端不明顯、轉瞬即逝等缺點)等.

引導學生進行上述方案的實驗，根據實驗效果，運用聚合思維檢驗所有的方案，發現方案⑧效果較好.然而為了找到更好的方案，還可以再繼續下一輪創新.

2.4 評價與反饋

按照“教學理念與目標”、“教學內容”、“教學過程與方法”、“創新”五項一級指標對學生的物理教學設計作業進行定量、定性的評價，包括學生自評、學生團隊互評以及教師評，并將評價結果反饋給學生.

3 總結

物理教學設計中“創新性問題解決模式”以中學物理教學設計中具有創新點的問題做為切入點，把訓練創造性思維、運用創新方法、培養創新能力與培養中學物理教學設計能力結合起來，使學生的中學物理教學設計過程成為創造性問題解決過程，實現了高師教育類課程教學與創造、創新教育的有機統一.筆者在高師本科以及教育碩士《中學物理教學設計》課程教學中，在指導本科生和教育碩士參加各級物理教學技能大賽、自制教具與設計實驗展評[4]的過程中進行了幾輪實驗，證明了該模式具有很好的可行性和實效性.