智慧課堂環境下初中生物理創新思維培養策略

馬德武 梁萬明

摘要： 本文以智慧學習環境為切入點，探索智慧學習環境下初中物理教學中對學生進行創新精神培養的三大途徑，即充分挖掘物理學史深厚的科學底蘊，讓創新思維與物理教學水乳交融；努力發揮物理實驗的導向作用，讓創新思維根植于科學探究的沃土；進行辯論法教學，讓創新思維在思維碰撞中精彩綻放。

關鍵詞： 智慧課堂 ?初中物理 ?創新思維 ?途徑

教育家陶行知先生說過：“天天是創造之時，人人是創造之人。”既然創新能力是所有人都具備的能力，那么為何有些人成就卓著，有些人卻一事無成呢？原因是創新能力很多時候只是一種潛能，要加以開發才能有效利用，才能真正呈現出來。如何才能開發學生的創新潛能呢？非常重要的一條途徑就是著力訓練孩子們的創新性思維，一旦孩子們學會了創新思維的方式與方法，就能夠開發他們身上巨大的創新潛能。

在智慧學習迅速普及的當下，深入探討智慧學習環境下對孩子們實施創新思維培養的策略與途徑顯得尤為重要。那么如何在智慧學習環境下培養學生的創新思維呢？筆者經過多年的深入探索，構建出如下三大策略。

一、充分挖掘物理學史深厚的科學底蘊，讓創新思維與物理教學水乳交融

所謂智慧學習環境，其實就是讓信息技術融入教育教學的整個過程之中。當下，課堂教學的重點在于讓信息技術走進教學，利用信息技術支持的課堂教學中所生成的動態性資源、過程性數據、符合學生學習心理發生過程的定性的結論等，從而實現學生的深度學習。具體到初中物理教學，要借助智慧學習環境充分挖掘物理學史深厚的科學底蘊，讓創新思維與物理課堂教學水乳交融。

思維定式的突破是創新思維培養的關鍵一環，那么如何借助物理學史突破學生的思維定式呢？我們的策略是：在知識點的教學中，借助智慧平臺強大的資源優勢，開闊學生的視野。

例如，筆者在講到白熾電燈時，就引入了這樣一個資源：愛迪生與阿普頓的故事。

阿普頓與著名的發明大王愛迪生一起工作。盡管愛迪生創新發明成果非常豐碩，但在阿普頓的眼里愛迪生只是個連大學文憑都沒有的土老帽。所以對愛迪生，阿普頓心里多少有點看不起，畢竟他是美國普林斯頓大學數學系畢業的高才生。有一次，愛迪生給他布置了一項工作，讓他測算一只形狀如梨子的燈泡的容積。一番思考后，他充分利用自己掌握的深奧的數學知識，去測量燈泡的直徑與高度，再運用淵博的數學專業知識進行極為復雜的計算。很長時間過去了，他已經得到了好幾套密密麻麻的數據，卻依然沒有任何結果。愛迪生沒有等到阿普頓的數據，就走過來看看，當看到滿頭大汗、忙碌不已的阿普頓時，不由得大笑起來。只見愛迪生隨手拿過來一大杯水，隨后將杯子中的水緩慢地注入那個形狀如梨子的燈泡里，最后又把燈泡里的水倒進一只量杯中，轉眼間便測量出了水的體積，自然梨形玻璃燈泡的容積也就測算出來了。

這位名牌大學畢業的高才生竟然在數學知識的應用上完敗于只讀過小學的愛迪生！為什么？在學生們感到非常震驚、非常困惑的時候，筆者告訴學生，在我們的日常生活實踐中，常常遇到形形色色的問題。而當我們經常置身于某個特殊環境，一直重復同一工作或者總是考慮同樣問題時，大腦中勢必會形成一種思維的慣性，也就是教育心理學上所說的思維定式。以后再遇到類似問題或者情境時，我們的大腦就會習慣性地受這種思維定式的影響，甚至當外部環境發生一系列改變時仍然走不出原來的舊路。經過這樣的引導，教育學生要敢于突破思維定式就水到渠成了。

二、努力發揮物理實驗的導向作用，讓創新思維根植于科學探究的沃土

在物理教學過程中，不難發現在許多物理理論知識中，都有物理實驗操作相關內容。智慧課堂教學構建需要教師為學生帶來更加符合時代要求的教學過程，所以在智慧課堂環境下的物理教學，不僅僅要能夠利用學校現有的物理實驗室，還可以引入現代化物理實驗教學環節。如利用效果非常好的仿真物理實驗室來訓練孩子們的創新性思維，讓孩子們更容易適應新型教育時代的要求，在學習理論基礎知識的過程中，提升創新能力。這不僅僅可以讓學生能夠對所學物理知識進行二次復習，同時根據時代的發展和新的教學目標，讓孩子們充分體驗全新的實驗課堂，進而全面提升孩子們的科學素養。著重讓學生在實驗過程中鍛煉自身創新思維能力以及獨立完成實驗操作的能力，幫助學生全方面發展。例如，關于物理實驗教學中測量小燈泡電功率，教師在實驗課堂教學中，要給予學生一定的實驗指導。首先，讓學生明白最重要的實驗先決條件是了解實驗安全問題。為了解決這個問題，可以通過仿真實驗室練習電路的連接以及各個元件的正確使用方法。這樣學生就可以在安全環境下進行電路連接、電表使用方法的各種嘗試以及解決會出現的各種故障。然后，學生再選擇該實驗所需的實驗器材，獨立完成該實驗的所有步驟。當然在學生進行實際操作時，教師也要及時發現學生所出現的一些錯誤，給予及時的糾正，幫助學生能夠順利地完成實驗。物理課堂教學中，通過物理實驗教學可以有效地幫助學生提高自己的科學探究能力，訓練孩子們創新性思維，激發學習興趣。

同時，物理實驗要有所創新。如初中物理中在探究壓力的作用效果與什么因素有關時，是這樣設計的：在一塊木板上釘上四個釘子，于是就做成了一個小桌子；先將小桌子的桌面向下放到一塊泡沫塑料上，再將四個腿向下，仍然放到那塊泡沫塑料上。觀察兩種情況下泡沫塑料的凹陷程度，得出壓力的作用效果與受力面積有關。這其實是一個非常經典的實驗，全國初中物理教材十幾個版本基本上都選擇了這個實驗。但是真正做過這個實驗的教師會發現，這個實驗的效果是非常差的，因為不管是桌子面向下還是桌子腿向下，泡沫塑料的凹陷程度基本上沒有什么變化。在講到這節內容時，筆者非常堅決地舍棄了這個被推崇備至的所謂經典實驗。大家知道，壓力的作用效果與壓力的大小有關，壓力越大，作用效果就越明顯；壓力越小，作用效果就越不明顯。對于這個常識性的知識，根本無須實驗探究，學生都是知道的。所以本實驗的重點就變成了探究壓力的作用效果與受力面積之間的關系。于是，筆者設計了一個頗有創新精神的實驗，將一個氣球吹足了氣，系好，再將一塊很重的磚頭輕輕地放到氣球上。這時孩子們紛紛堵住耳朵，因為孩子們確信氣球一定會爆掉的。但是，事實出乎了他們的意料，氣球僅僅是被壓扁了，并沒有爆掉。這時引導孩子們分析、探討剛才這奇妙的實驗現象，壓力與受力面積之間的關系問題就迎刃而解了。這樣的創新性實驗，必將使孩子們的內心迸發出創新的火花，效果自然就特別好。

三、進行辯論式教學，讓創新意識在思維碰撞中精彩綻放

為了更進一步提高學生在智慧課堂學習中的綜合成效，教師在施教過程中應該加強培養孩子們的科學素養、創新精神等素質。為促進學生多方面能力的共同發展，教師不僅僅要重視學生課堂卷面成績的提高，也要注重培養學生與他人交際，與他人溝通交流，且善于表達自己觀點的社交能力，因此教師在智慧課堂教學中，可以通過設立學習興趣小組來進一步提高孩子們的學習實效。有效地設立學習小組可以幫助學生更好地進行知識溝通和交流，為學生提供共同學習和探索物理知識的場所和學習伙伴，幫助學生能夠在學習路途上學會與他人合作共贏。通過學習小組內的互相討論，可以促進學生各抒己見，為學生提供展示自我的機會，也可以讓不同性格的學生互相取長補短，在互相督促中共同進步，由此激發學生創新思維能力的逐步提升。

例如，筆者在教學九年級物理第14章第2節《熱量與熱值》時，新課結束后我在大屏幕上呈現出這樣幾個引發孩子們深入思考的問題：①熱量與溫度這兩個物理概念之間有什么關系？如果一個低溫物體吸收了一定的熱量，它的溫度一定升高嗎？ ②內 能與溫度這兩個物理概念之間有什么關系？溫度高的某個物體，它的內能一定大嗎？③熱量和內能這兩個物理概念之間有什么關系？熱量和內能是一回事嗎？然后讓學生從第一個問題開始討論，有了結論就可以舉手回答。如果其他學習小組有不同觀點可以提出討論。大概三分鐘后，A組學生代表率先舉手發言：“熱量是一個過程量，它是指物體在熱傳遞過程中傳遞內能的多少。溫度呢？它是一個狀態量，表示的是物體的冷熱程度。它們之間是有聯系的，只要物體吸收熱量，它的溫度就會升高；相反，只要物體放出熱量，它的溫度就會降低。”

“還有，我們可以說，某一物體的溫度是多少。但不能說某一物體含有多少熱量。”A組的另一位同學站起來補充。

C組的一名同學舉手發言：“我們認為，A組的觀點是錯誤的，因為物體吸收熱量后，溫度不一定會升高；同樣地，物體放出熱量后，溫度也不一定會 降低 。”

“你們能夠舉出物體吸熱后，溫度沒有升高的例子嗎？”A組的又一名同學問道。

“比如一塊冰在熔化的過程中，雖然我們繼續對它進行加熱，冰塊也繼續吸收熱量，但是它的溫度卻不升高，而是保持不變；同樣地，一杯水在凝固的過程中雖然持續對外放熱，但是它的溫度也不降低，也保持不變。”C組的另一名同學立即回應。

“所以我們的觀點是：一個物體從外界吸熱，其溫度可能升高也可能不升高；一個物體對外放熱，其溫度可能降低也可能不變。”C組的又一名同學做了補充。

同學們為C組同學鼓起了熱烈的掌聲，包括A組的同學在內。看來大家認可了C組的觀點。

“看來第一個問題大家已經達成了共識，現在我們聚焦下一個問題。”老師話音剛落，B組的代表率先舉起了手，她說：“我們知道，一個物體的溫度越高，其內部分子的無規則運動就越快，分子的動能就會越大，根據內能的定義，這個物體的內能肯定就越大。因此物體的內能與物體的溫度是有關系的，也就是說，一個物體溫度越高，其內能就越大；一個物體的溫度越低，其內能就越小。”

D組代表立即舉手站起來進行反駁：“我們認為B組的觀點太片面了。溫度高，只能說明分子運動劇烈，也就是說，單個的分子動能可能會變大，影響內能的因素除溫度外，還有分子的數目。從宏觀上講，內能還應該與物體的體積或者質量有關。”

“我們都知道一杯80攝氏度的熱水和一杯10攝氏度的冷水相比，肯定是80攝氏度的熱水內能多啊！你們D組能夠舉出例子說明嗎？”B組的另一位同學舉出了自己的例子。

“還用你剛才的例子。假如那杯80攝氏度的熱水體積很小，而那杯10攝氏度的冷水體積很大，或者夸張一點，80攝氏度的熱水只有10毫升，而10攝氏度的冷水卻有2000毫升，那么誰的內能大呢？可能是冷水吧。”D組的另一位同學條理清晰，思路縝密。

“我們明白了，所謂溫度越高內能越大是就同一個物體而言的。但是對于不同的物體，內能的大小一般是很難比較的。謝謝D組的同學！”B組的又一位同學站起來闡述他們的新感悟并對D組同學表示感謝。

“連B組的同學都被D組的觀點說服了，看來大家達成了共識。請同學們考慮最后一個問題。看看哪個小組能夠最快得出答案。”老師說完，下班 巡視 。

短暫的沉默之后，C組代表第一個舉手闡明本組的觀點：“從熱量的定義可以看出，所謂熱量，是指在熱傳遞過程中，高溫物體傳遞出去的內能，或者低溫物體增加的內能。既然熱量的實質是內能，當然熱量和內能是一回事了。”

此言一出，教室里手舉如林，氣氛熱烈。

老師不得不要求A、B、D三個小組各推舉一名代表發言。

A組代表：“C組肯定搞錯了，一個狀態量，一個過程量，兩者怎么能是一回事呢？”

B組代表：“熱量和內能不是一回事，因為影響它們大小的因素都不一樣。內能的大小與物體的溫度和體積有關，而熱量的大小與物體的種類、質量以及溫度的變化有關。”

D組代表：“熱量與內能不是一回事，當然它們又是有聯系的。因為內能的改變量就是通過物體的吸放熱來衡量的。”

對于學生容易感到困惑的這些問題，老師沒有單純地分析與講解，而是放手讓學生自己去思考、去商討、去辯論。在辯論中，學生的思維高速運轉，觀點相互碰撞，錯誤的認識被同伴們糾正，正確的看法為大家所認可。總之，學習中產生的很多困惑在辯論聲中煙消云散。

參考文獻：

［1］肖衛.創新思維［M］.呼和浩特：內蒙古人民出版社，2001.

［2］盧嫦寶.初中物理實驗教學對學生創新能力的培養［J］.天津教育，2021（21）：101 102.

責任編輯：黃大燦