運用課題探究性學習培養中學生物理創新能力

福建省莆田市仙游縣第一中學 楊 杰

要在中學物理教學過程中深入實施創新教育，當務之急是需要找到一個牽一帶百的突破口，課題探究性的學習方法是首選方案之一。

一、課題探究性學習強調的是學生的學習過程

課題探究在高等教育里不罕見，其關注的是科研成果、學術水平、實用價值。而在中等教育階段，學習內容的豐富性和研究方法的多樣性往往是課題研究所關注的兩個方面。它強調的是學生學會分析問題、歸納知識、整理資料，更加注重的是學生的研究過程，這樣的學習方法在整個中學階段對于培養學生的創新精神和實踐能力具有重要意義。

朱朝輝駕駛摩托車飛越黃河是一件罕事，從這件同學們感興趣的事中，我提出這樣一個課題探究：朱朝輝飛越黃河的最佳起飛角，并把這個課題貫穿在整個動力學教學過程中。這樣，學生邊進行理論學習，邊進行課題研究，有關受力分析、力的合成與分解、運動的合成與分解、機械能守恒等一連串問題相應地得到解決。在研究過程中，有的同學甚至把風向與風的阻力、摩托車發動機的額定功率與車的最大速度等問題都進行了分析，整個教學過程輕松、活潑、自然，教學效果就不言而喻了。

在教“牛頓第三定律”時，在作用力和反作用力的關系探究中，我首先引導學生思考日常生活中看到的作用力和反作用力的例子。例如：充滿氣的氣球，通過相互壓縮，可以很明顯看到兩個氣球同時凹陷；兩個刷子相互擠壓，也能很直觀地看見刷子上的毛發生了形變并且向相反方向彎曲。通過這些簡單又明顯的實驗，學生可以很直觀地了解相互作用力是同時產生，而且方向可以相反，并不一定需要非常復雜的器材。這也能引導學生獨立思考，培養學生的思維，為學生提供動手實驗的機會，激發學生學習物理的興趣，同時可以培養學生的創新能力，使他們形成嚴謹的科學態度，達到預期的教學效果和教學目標。

學生學習不僅是要記住教師所講的內容，還要參與該學科知識體系建構的過程。學生應該從以往那種被動的、消極的知識接受者轉變為主動的、積極的知識探究者。課題探究性學習能充分調動學生學習的積極性，幫助學生形成一種能夠獨立探究的情境。中學物理這門學科與其他學科有所不同，它更具有知識性、趣味性和實用性。新教材的試用和推廣，更加強調學生的參與能力和實踐能力。新編中學《物理》（試驗中）中設置的“思考與討論”“專題”“閱讀材料”拓展了學生的知識面，從實踐中提取出的可行性探究課題有利于讓學生學會思考。“認識是一個過程，而不是一種產品”，課題探究注重的就是這一過程。

二、課題探究性學習開拓的是學生的直覺思維

中學物理創新教育是一個復雜的過程，它要完成認識上的兩次飛躍。而認識的第一次飛躍是由感性認識上升到理論認識，即直覺思維。直覺思維對人的創新活動極為重要，它一般不是靠語言信息形成，而是把來源于外界物理環境和學生原有的物理知識結構進行深加工，使學生現有的知識重新組合，最終形成概念，掌握規律，上升到新的認識階段。完成這一過程的最佳措施就是帶著課題在實踐中去探索與創新。

圓周運動是中學物理教學的重點之一，我在教學過程中曾經設計過這樣一堂課：先讓學生明確本課時的教學課題是“實驗研究水流星工作原理”，然后用他們在上課前已準備好的易拉罐或玻璃瓶以及結實的細繩和一些彩色液體自制成水流星，且每人表演幾次，盡量不讓彩色液體灑出，然后改變細繩的長度，重復表演幾次，最后從情境中提煉出水流星的物理模型，通過計算發現水不會灑出的條件以及影響實驗成功的因素。這樣學生既對豎直平面內物體做圓周運動有了深層次的認識，又開拓了他們的直覺思維，使他們懂得真正的知識和富有成效的理解力只能從實踐中來。

在教授“磁場對運動電荷的作用——洛倫茲力”時，力的方向、速度方向及磁場方向關系是三維立體關系，但是很多學生空間想象能力比較弱，針對這一問題，我認為首先應引導學生思考，在我們日常生活中是否有常見的三維模型？同樣讓學生先自己探究討論并舉例來說明這一問題，比如教室墻壁的角落，教室的長度、寬度及高度就是最熟悉的三維立體關系，再比如粉筆盒的長度、寬度及高度也是很熟悉的三維立體關系。還可以引導學生用泡沫塑料自己動手制作三維模型，可以用硬紙板貼上不同顏色的紙張，制作成箭頭分別代表力的方向、速度方向及磁場方向。通過這些簡單的實驗，學生對三維立體模型以及該課程有了深刻的掌握，也能進行獨立思考，這樣學生既對洛倫茲力有了更加深層次的認識，同樣又開拓了他們的直覺思維。而且可以提供每個學生動手實驗的機會，激發學生學習物理的興趣，同樣可以培養學生的創新能力，達到相同的教學效果和教學目標。

傳統教育往往是“填鴨式”的教學，教師一味地向學生灌輸知識，這種理性認識與實踐直接脫離的教學方式違背了人的認識規律，扼殺了學生的創新意識。課題研究性的學習注重的是認識規律的第一次飛躍，開拓的是直覺思維。

新的中學物理教學大綱修訂本中，強調注重人的認識規律，突出素質教育的要求，強調培養學生創新精神和實踐能力，力爭使課程內容更加接近學生生活和社會實際。9.5%的學生實驗課，16.5%的學生自主安排課，使學生參與活動的機會增多了，學生有時間自己動手去掌握一定的知識，實現認識的第一次飛躍，也有機會發揮自己的主動性、自主性和獨創性。這樣探究課題也就成為學生創新過程中的路標，既開拓他們的直覺思維，又指引他們勇往直前，去實現認識的第二次飛躍。

三、課題探究性學習激發的是學生的內在動機

內因是變化的根據，外因是變化的條件，外因通過內因起作用。學生在一般教學條件下的學習動機往往不是很明確，有些學生只是為了謀求好成績以得到教師和家長的獎勵。某種程度上，學生的學習是靠其內在動機——好奇心來實現的。探求知識是人類的天性，教育應該發揚這種天性，要根據學生內在因素因材施教，要與學生的興趣聯系起來。課題探究性學習有利于創造學習條件，有利于激發學生的內在動機，充分把教育與學生的興趣聯系起來。無論什么時候，學生所學的東西都應當是他們好奇和需求所激發的東西，而且讓學生看到他們所學的東西和他們的生活有著密切的聯系。

我常帶學生參加戶外實踐活動，每次活動過后，不少同學發現自己的皮膚變黑了，有的甚至脫掉一層皮，還有的同學發現自己的雙唇干裂了，有的甚至出現頭暈目眩等現象。所以，我將“夏日太陽高劑量輻射對人體危害的原因”作為探究課題，激發學生把已有的知識進行歸納、總結。最后，大多數學生對太陽日核區進行著由氫聚變為氫的熱核反應，太陽巨大能量以電磁輻射和微粒輻射兩種形式輸送，太陽光譜中的γ射線、X射線、紫外線等的輻射和增強，等離子體的運動，高能帶電粒子的加速和噴發等問題有了初步認識，激發了他們學習的內在動機，為將來的可持續發展打下了堅實的基礎。

在中學物理教學過程中，適當設計探究課題，既有利于內因的發展，又有利于外因的創造，讓學生在經驗中學習。在這種情況下，課題研究性的學習過程就變成嘗試，變成尋找客觀世界真相的實驗，而所得出的結果就是發現事物之間的聯系。

高考改革方案的實施和推廣，其目的同樣是要求學校要實行創新教育，要培養學生的創新能力。綜合科目考試多把現實生活中的有關理論問題立意命題，試題要求學生不是對事物局部或某一側面進行描述，而是對事物的整體結構、功能和作用進行掌握，以及對事物變化發展過程的分析理解。所涉及的知識具有多樣性、復雜性和綜合性等特點，學習能力是其強調的重點。面對這樣的“綜合能力測試”，教師在教學過程中就應該注重對學生能力的培養，從實踐中適當選取有價值、有意義，能體現學科特色的“小專題”“大課題”來激發學生的內在因素，使他們從實踐中去鉆研、去學習，從而既掌握有關的物理知識，又達到培養學生學科滲透、交叉與綜合能力的目的。

總之，課題探究性的學習方法在中學物理創新教育過程中是切實可行的。當然，這種方法要求教師對客觀物理現象有更高層次的認識，而且能從生活實踐當中提取出科學性、趣味性、實用性的課題。如果每位教師都把這種方法貫穿在教學過程中，不但能夠提高教師自身的素質，而且可以使學生的創新能力進一步得到提升。