(贵州省六盘水市第十中学 553000)
素质教育的核心是创新精神和创新能力的培养。有关专家认为,创新能力不足是制约提高我国国际竞争力的主要因素。二十一世纪是科学与技术革命更加深入的世纪,是竞争更加激烈、变化更加迅速、创新更加层出不穷的世纪。在这个充满竞争的世界里,虽然我国在日新月异地进步,但由于基本国情是底子薄,资源有限,人口众多,故要摆脱贫困,跻身于世界发达国家的行列,就需要培养成千上万的具有创新精神和创新能力的人才。因此,对于学校教育来说,培养学生的创新精神和创新能力,无论对国家还是对个人都具有重要意义。在本文中我将就高中物理教学中如何培养学生的创新精神和创新能力谈谈自己的粗浅看法,不妥之处,敬请各位同行指正。
一、创设探究环境,引导学生自主动手实验,培养创新能力
实验教学是物理教学实施创新教育的重要基础和手段,实验不仅对激发学生学习兴趣,提高实践能力具有不可替代的作用,而且也是为学生创设创新氛围,培养创新意识、创新思维、创新能力,提高科学素质的有效途径
当前实验教学普遍存在着只重视简单的操作练习。教材中的演示实验和学生实验,从器材、方法到表格设计都是按照规定好的步骤和方法进行实验,教师很少去引导学生思考和探索,有些学生在实验中只是依葫芦画瓢,根本不能领会实验的原理和思想。不利于学生创新思维的培养。因此必须改革实验教学的方法。
例如,在验证机械能守恒的实验中,可以启发学生思考,你能否利用现有装置测定当地的重力加速度?你还能设计几种测定当地重力加速度的方法?在学生电学分组实验中,在掌握实验原理的基础上,允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行操作实验,可以极大地提高学生学习物理的兴趣,发展学生的个性,活跃学生的创新思维。在实验中学生需要在各种因素中取舍,对所得的信息进行筛选,这就要求学生在追求既定目标的过程中应变、思考和探索,使学生的分析、抽象、综合、表达的能力都得到训练和发挥。
二、巧妙设置疑问,诱发学生的创新动机
“学始于思,思始于疑。”“疑”是教学活动的基础。教学中,善于结合教材,通过学生阅读和思考问题,可以由教师置疑,更可以由学生质疑,启发学生讲出自己的不同看法,促使其思维能力的发展,改变其被动接受状态。著名的理论物理学家和物理教育家韦斯科夫说:“科学的目的是发问,问如何和为什么。”教师的作用不是讲得学生没有问题可提问,而是要善于培养学生提出深刻的问题,并着手寻找解决的途径,这才是科学素质教育的关键。学习上提不出问题,意味着学习的停止,科学上提不出问题,意味着科学的止步。德国物理学家海森堡说:“提出正确的问题,往往等于解决了问题的大半”。鼓励学生大胆提问,教师巧设问题情境,引导学生主动质疑,置学生于新旧知识,感性认识与理性认识、个人经验与科学概念的矛盾冲突的漩涡中,使学生带着问题学习,调动质疑意识,产生思维动势。类似的例子如前文在第二点中提到的“电磁感应现象”教学中的提问方式。
在类似的教学中,教师结合学生已学的知识和一般的推理方法,适时地引导、点拔。当发现学生与前人或科学家有相似或相近的思路时,要充分肯定学生的探索精神和极有价值的思想方法。然后剖析学生的思维过程和思维方法,通过对比分析、归纳总结,提炼其中与教材概念及实际相符的思维方式,通过去伪存真引出结论。使学生体会到知识的实实在在,认识到探索与研究的真谛使学生的思维能力得到培养。更重要的是,当学生在体会成功的同时,会大大增强对自己学习能力的信心,激发新的求知欲望,诱发新的创新动机。
三、教师应转变教育观念
目前实行的中学物理教学中,有某些“做实验不如讲实验”,“讲实验不如背实验”的荒谬做法。这一现象对创新能力人才的培养是一严重的阻碍。教师首先应该认识到,教育不应该仅仅是训练和灌输的工具,它应该是发展认知的手段。中学物理教学中,应首先确定以实验为基础,用实验来激发学生的学习兴趣,充分发挥学生参与教学的主动性和积极性,培养他们操作实验、设计实验的实践能力和创新能力。
其次,随着科技的飞速发展,现代教育技术进入课堂,计算机辅助实验教学这一新方法给传统的物理教学模式注入了活力。但应该认识到虽然这种教学手段很先进,可以做出很多现实中难以做出或测量难度很大的实验,但是模拟实验终究取代不了学生的实际动手操作。如果过分追求先进的教学手段,总是用各种电教仪器和多媒体教学的模拟实验,让学生看看了事,不重视让学生看实物亲自动手操作,那么,这只会使学生养成记实验、背实验的习惯。使学生失去了锻炼自己创新能力的机会,这不仅降低了学生的学习积极性,还严重阻碍了学生创新能力的培养。
四、强化逻辑思维推理能力和分析解决问题的能力
能力的培养教学中要注意通过归纳、演绎和类比掌握逻辑推理方法,要使学生掌握应用数学为语言和推理论证的工具,提高学生的逻辑思维能力。教师要有意识地设置一些思维训练的问题,有目的地培养学生应用物理模型分析和解决实际问题的能力。
在科学方法教育实施过程中,教师不但要对教材进行深入钻研,挖掘教材中的科学方法,而且还要不断总结积累有关科学方法,并将其渗透于教学过程之中,使学生逐步掌握这些方法,进而运用这些方法大胆地去解决实际问题,提高创新能力。
如在“牛顿第一定律”这一节中,伽利略所用的理想实验方法是一种非常重要的方法。爱因斯坦对这一方法的评价是:伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法标志着物理学的真正开端,伽利略最大的贡献并不仅仅是推翻了亚里士多德的观点,而是他为物理学的发展指明了方向。教师在教学过程中应对诸如此类的方法介绍一下其历史背景和发现过程,剖析一下科学家们的思维方式等,使学生真正了解其精髓。掌握这些方法,同时感受这些方法的美妙之处以及科学家们对科学事业的创新精神和情感态度,可加深学生的印象,并对其以后进一步学习和研究其他实际问题有一定启迪作用。再如控制变量法是物理学中常用的一种方法,这种方法的特点是:当一个物理量与几个物理量有关系时,我们先研究这个物理量与某一个物理量的关系而把其他的物理量控制住。在教学中学生理解这个特点不难,而关键是让学生运用它解决实际问题。
牛顿第二定律的推导过程我们采用的是控制变量法,而这方法学生在初中就已经学过,所以在此我们只是起个引导作用,让学生利用控制变量法自己去设计实验,充分体验科学探究的过程。当学生获得成功的喜悦后,再遇到类似的物理问题,如库仑定律的推导、向心力公式的推导、洛仑兹公式的推导时,他们就能联想到用控制变量法去解决这些问题。此外,整体法、隔离法、类比法、等效法、模型化法、极值法、假设法等都是物理学中非常重要的方法,用它们解决问题时,都要给学生说明它们各自的特点、使用条件,针对不同的方法设计一些实际问题,让学生自己去解决,真正理解其中的奥妙,逐步掌握这些方法,把它们变成自己的东西。这样随着知识和方法的增多,就能激活学生的思维,提高他们的创新能力。
总之,在高中物理新授课中培养学生的创新能力有很多方法,我们在教学中应结合每个学生的特点,加强学法指导,教会学生如何根据自己的特点有效地控制学习过程,养成独立作业的习惯,提高一题多解的能力。一套适合学生自身的行之有效的学习方法,不仅能提高学生的创新思维能力,而且也使学生终身受益。中下生的创新思维能力总体上要比优等生差一些,尤其应重视对他们的培养,发展其特长,挖掘其潜力,以提高他们的物理创新思维能力。在物理新授课中培养每一个学生的创新能力,还有很多笔者没有考虑周全的地方,有待其他研究者继续探索。