浅谈物理教学中创新能力的培养.doc

浅谈物理教学中创新能力的培养摘 要：知识经济时代呼唤创新型人才；国家的前途，民族的希望，需要创新型人才，而创新型人才要靠创新教育来培养。所谓创新教育就是通过有目的、有系统的创新教学与训练，使学生树立创新意识，培养创新品质，开发创新思维，初步掌握创新技能技法，从而提高学生创新素质的一种新型教育。在中小学教育中，课堂教学是实施创新教育的主渠道，也是实施创新教育成功的关键。因此，我们在物理教学中要，激发学生的探究兴趣，培养学生的创新意识；发挥学生的主体作用，培养学生的创新精神；渗透物理科学方法，培养学生科学创新。关键词：创新能力 创新精神 创新意识 科学方法随着中国的“入世”，中国经济与世界经济接轨越来越近，教育与世界的接轨也越来越受到有识之士的关注。为此，教育部大力试行学科之间相互交叉、相互渗透、相互综合的“3+综合”的高考模式。这一举措，无疑为素质教育注入了新的活力，指明了素质教育的方向，但同时也对学生的综合素质，尤其是创新能力提出了更高的要求。作为中学物理教师来说，如何适应时代的需要、引导学生将物理与各学科有机地结合起来、培养学生的创新能力便成为亟待解决的问题。针对这些新问题，本人在近几年的教学中作了一些探索和尝试。具体做法有以下几个方面。1.创新教学的课堂教学策略1.1情感策略提高学生创新素质的关键是非智力因素。无数在创新道路上取得成功的人物表明，成功的决定因素首先不是他们的渊博知识而是他们的创新人格。源自内心的热爱和追求，是创新的灵魂。其自主性、激情、意志等对学生创新素质的形成与提高具有极大的推动作用。所以在教学中要特别注重创新意识的培养，激发学生的创新欲望；加强对学生的情感教育，促进和提高学生情感智慧的发展。例如在物理教学中可以通过对物理史的考察，充分挖掘科学家崇尚科学的情感和价值观，严肃认真的科学态度和良好的品格修养，追求科学的顽强毅力和献身科学的奉献精神，发挥科学史可以给人以智慧的功能，从而达到培养学生创新意识和创新精神的目的1。1.2氛围策略创新教学的课堂中教师应努力创设一种“以人为本”，以学生为中心的课堂环境，营造一种尊重学生的观点、问题，鼓励学生提问、概括、假设和陈述的课堂氛围，高度鼓励和评价学生的积极参与。一句话就是要营造一种有利于开展创新教学的课堂氛围。创新教学的特征之一是问题性。学生对问题产生困惑并产生求解问题的愿望，是创新教学的前提。教师要创造性地设置问题的情境，营造一种让学生发现问题、解决问题的氛围。在教师的引导下学生通过观察、讨论，独立地去发现问题，抓住问题的实质，从不同的方面、不同的思维方式，探求多种求解的途径。创新教学的特征之二是探究性。传统的教学活动以“告诉”的方式让学生“占有”人类已有的知识经验，造成了学生被动的接受方式。创新教学过程是师生共同探索的过程。教学中师生要积极开展双向交流，各抒己见，开放彼此对问题的认识、观点、看法，阐明各种观点、看法的原因和理由；平等、公正地进行讨论、验证各自不同的观点和看法。要让学生在探究的氛围中发现问题，总结规律。创新教学的特征之三是个性化。没有个性，就没有创造，就没有特色。创新教学的课堂要营造一个个性得以自由发展的宽松氛围。要使优生发挥特长优势，使后进生不因为有错误观点而受到热潮冷讽，要消除后进生对学习的“恐惧”，每个学生都体验到学习的快乐，享受到成功的喜悦2。如在高中化学教学中把验证性学生实验改为探究性学生实验后，自然地创设了师生平等交流、探究问题的创新学习氛围；另外讨论开放性实验，设计实验方案等都是创设创新氛围的好方法。1.3方法策略灵活的思维方法与创新活动密切相关。方法策略就是在实施创新教学过程中要使学生掌握科学方法和创新方法。这是训练学生创新素质的重要途径。教学过程中要强调发现知识的过程，创造性解决问题的方法，而不是简单地介绍其结果。这样知识的学习不再是唯一的目的，同时它也是认识科学本质，训练思维能力，掌握科学方法的手段。创新思维重要的特征是批判性和发散性。批判性就是不盲目从众，坚持自己的独立思考，拒绝复制型思维。创造从怀疑开始，怀疑就是思考，就是批判。思维的发散性，就是多角度、多侧面的思维方式。传统的教学方法有的是抑制甚至扼杀学生的创新思维。如教学时间和空间“集装箱”式的程式化，使师生缺乏个性化的选择和自由；统一的学习方法抹煞了学生的思维个性；标准答案不允许学生尝试错误，更不允许批判思维、发散思维；过分依赖演绎的教学使学生跳不出教材和教师的手心等等。因此在创新教学中要适当调整教材结构和体系，加强创新思维方法和技巧的训练。1.4知识策略扎实的基础知识是学生学习和掌握专业知识与技能技巧的基点，是创新素质形成的基础。知识策略就是在创新教学中不能忽视基础知识的教学，而要以基础知识为载体，把创新素质的培养目标落实在知识点的教学上。要求学生既要勤奋学习基础知识，又要注意掌握创新方法。要求教师在教学时既要引导学生加强各知识点之间的联系，创造性归纳和综合，又要引导学生运用创新方法去构建知识结构，形成知识网络，提高分析问题和解决问题的能力。如引导学生把高中生物、地理、化学、物理中关于环境保护的知识进行归纳，分析当地环境污染产生的原因并提出其对策。这样以知识为载体，从“人的角度”来培养学生的创新素质。这样的学生才不是“仓库型”人才，才能想前人所未想，创前人所未创。2.创新教学的课堂教学的途径2.1已有的认识和问题的提出在十多年来的探索中，人们在下面三个问题上取得了基本一致的看法，为寻找培养能力的途径打下了基础：能力是什么？物理教学要培养哪些能力？能力是人顺利完成某种活动的比较稳走的心理特征。物理教学培养的能力可以分成两类。一类是智力，包括观察力、记忆力、想象力、思维力、注意力，其中思维力是智力的核心。另一类是一些综合能力，主要有实验能力、分析和解决问题的能力、阅读理解和文字表达能力、自学能力、创造能力等，人们都承认除了知识之外还有能力，而且对各种能力作了较为深入的分析。能力培养在物理教学中处于一种什么样的地位？现代社会对人的要求以及知识的迅猛增值，使人们越来越明确地认识到，培养能力应该作为物理教学的首要任务。把培养能力放在教学目标的首位，已经成为多数物理教师的自觉认识，单纯传授知识的教学已被普遍认为是一种不可取的、落后的教学。物理知识和能力有什么样的关系？这一关键问题已经被认识清楚，这就是：“知识是能力的基础，能力只有在掌握知识与运用知识的过程中才得以发展，能力的高低又反过来制约着知识掌握过程的速度、深浅和成效。必须寓能力培养于知识传授之中，而知识的传授又必须着眼于培养能力。”知识和能力又有明显的区别，知识是人对客观事物的认识成果，能力是一种心理特征，二者在本质上不同。在实际中，知识并不等于能力，知识多的人能力不一定高，知识较少的人不见得所有的能力都低3。既然已经认识到了能力培养的重要，认识到了应该培养哪些能力，还认识到了应该通过知识教学来培养能力，那么下面的问题就是如何通过知识教学来培养能力了。在教学实践和理论研究中已经得出了一些培养学生能力的做法，并且在使用中收到了一定的成效。但是，这些做法大多还是分散的，没有形成一个体系。如何才能通过知识教学培养能力呢？这是一个教学中急需回答的问题。2.2物理知识向能力的转化解决上述问题的关键在于认识物理知识是如何转化为能力的。根据我们对物理教学的长期实践和研究，得出了物理知识向能力转化的基本途径。这是由物理知识所具有的物理知识具有能力的价值，首先是因为物理知识中蕴含着丰富的智慧，即使在单纯传授知识的教学中，学生在学习物理知识的同时，也会受到知识所蕴含的智慧的熏陶，他们能力发展的琴弦是有可能被拨动的。物理知识具有能力的价值，其次是因为物理知识的逻辑体系有着雄辩的说服力，它将“强迫学生沿着它的逻辑思维链思考”，“这种不断重复着的强迫过程，引导每个接触物理知识的个体，逐步形成特定的心理，受到能力的训练，从而体现出物理知识的能力价值。”这条知识直接转化为能力的渠道是自发形成的，知识的能力价值潜移默化地起作用，学生被动地自醒自悟，其转化效率当然是不高的。因此，现代物理教学中的能力培养不能依赖于这条渠道。物理知识是通过结构、方法、技能使活动变得有序，再在有序的基础上通过应用达到变腴和迁移，有序、变通和迁移则使能力得到形成和发展。下面对这一过程做一个概要的说明。结构即物理知识结构。在掌握知识基础上形成的知识结构，把相互分立的知识组成一个系统，系统内各知识间建立起了联系并有了明确的关系，使知识变得有序。这样，知识就容易记忆和再现，也便于向新情境中迁移，学生可以随时利用有序的知识去解决问题和学习新知识，这就为进一步的认识活动做出了准备。因此，形成知识结构使活动的认识以准备有序，它能为一定的认识活动提供相应的知识，每当类似的认识活动进行时，学生就会想到利用某些范围比较确定的知识。显然，这有利于认识活动的顺利进行，并且导致学生形成把一定的认识活动和相应的知识联系起来的比较稳定的心理特征，即形成能力。进一步说，活动的认识准备有序本身就是一种能力。方法是指物理学中的各种科学方法。掌握了科学方法，可以把知识有效地组织起来，按照一定的程序去实现预期的活动目标。科学方法将使活动的认识过程有序。按照科学方法有序地进行认识活动，使得每个天分平常的人能够学会比较高深的知识、解决比较复杂的问题，同时形成把一定的活动和相应的程序相联系的心理特征，即形成能力。实际上，活动的认识过程有序本身也是一种能力。技能是指物理技能。具有良好的技能和熟练的技巧，就可以按照合理的方式以一定的动作完成活动。掌握技能将使活动的动作执行过程有序。在一定的活动中，随着作为完成活动任务方式的技能的反复使用，会给某种心理活动的频繁出现提供条件，有利于形成某种比较稳定的心理特征，即形成能力。另外，技能还能使已经初步形成的能力得到有效的发挥，把顺利完成活动的心理特征在成功完成活动的现实中显现出来，使能力得到巩固和发展，事实上，活动的动作执行过程有序本身也是一种能力。可见，由结构、方法、技能三个中介环节产生的活动的有序性将直接导致稳定的心理特征即能力的形成，有序是物理知识转化为能力的首要渠道。但是，仅靠有序一个渠道还不能形成完整的能力。由有序形成的能力只能解决典型情境下的物理问题或只能进行情况比较类似的学习。解决新问题、开拓新领域应该是能力中的极其重要的方面，这种能力是靠变通和迂移两个渠道形成的。变通和迁移离不开有序并且可以维持动态的有序，它们是在有序的基础上通过对已有知识的灵活应用而实现的。有序，使对活动的认识有了高度的概括性，才能体察、辨别活动任务的改变，才能找出新旧活动间的联系，从而产生变通或迁移的要求。有序，使在新活动面前自我调节知识变得比较容易，这样就便于形成新“序”，使变通或迁移比较顺利地实现。当新的活动与原有的“序”之间存在着一定的矛盾，但没有根本的矛盾，这时就要适当地改变原来“序”中的某些部分，调整成适合于新活动的形式。在这个过程中，应用的实践使思路逐步达到变换与贯通，摆脱原来的“序”的限制，这就是变通。可见，变通能够变换原来的“序”，产生虽属与原来同类但有较大差别的新“序”，这种在具体活动中灵活应变的心理特征显然是能力的重要方面。当新的活动复杂程度高、统摄范围大、新颖性强，利用原来的“序”已无法完成新的活动，即使变通也无法适合新活动的需要，就必须产生类别不同的新“序”才行。但是，原来的“序”中仍有某些可利用的部分，用来作为新“序”中的材料或生长点。把原来“序”中的某些部分用于遇然不同的活动，以形成新“序”，这就是迁移。迁移能够利用已有的“序”，去进行其它领域的活动，这种心理特征显然也是能力的一个重要方面。2.3按物理知识转化为能力的渠道培养能力培养学生能力应当按照上述的物理知识转化为能力的渠道进行。在物理教学中培养学生的能力，关键是要抓住让学生形成清晰而完整的物理知识结构、教给学生研究物理问题的科学方法，训练学生的物理技能这三个方面。抓这三个方面的实质是增强学生认识活动的有序性，而有序是能力中的核心因素。在有序的基础上，还有必要在应用中实现变通和迁移，变通和迁移也是能力中的重要因素。这样，在物理教学中培养能力就有了基本的途径和明确的方向。由于本文的篇幅所限，下面我们只是极其概咯地谈一谈能力培养中的知识结构、科学方法和物理技能教学中的某些问题。掌握知识结构是复习课教学的基本任务。怎样才算掌握了知识结构呢？这就是要让学生弄清各个基本概念和规律在一个整体中是以何种方式结合起来的，并在基本知识体系中占据什么地位，它们怎样决定着知识整体的功能。当学习完一部分内容之后，让学生根据自己的理解画出知识结构图是掌握知识结构的一种有效方式。掌握科学方法往往比知识学习要困难些，这主要是由于方法具有隐含性和灵活性。隐含性表现在教材是以知识内容的体系来表述的，而方法则以分散的形式隐含在知识的表述之中，因此，在教学中要注意挖掘教材中的方法因素，把教给学生方法提高到与知识教学同等重要的地位来对待。灵活性表现在方法的不唯一以及不可胜数的变换方式。学生常常知道许多方法，但在某一具体问题面前，却不知道用哪一种方法才算合适。所谓合适，包含三层意思，其一是指所采用的方法本身应是科学的，其二是指该方法可以用于该问题，其三是指该方法用于该问题后可使解决问题的过程较为简捷。在教学中要想方设法引导学生通过解决问题的实践，逐步学会合理选择并灵活运用有关的科学方法。掌握物理技能包括掌握智力技能和操作技能两个方面。智力技能对物理学习的效率有显著影响，智力活动的自动化、熟练化、简缩化，能使学习新知识变快，解决问题时能迅速抓住要害，同时也使学习能够比较轻松自如，神经系统工作时消耗较少4。例如，受力分析的技能一经熟练，就可以将不太复杂情况下作用于物体上的各个力一眼看出，而把注意力放在思考进一步的问题上。操作技能主要是物理实验中的动手操作技能，所涉及的行动主要包括准确而熟练地使用基本仪器、仪器的配套组装和故障的排除。实验操作技能是在实验的练习中大体上经过行动的定向、动作的联系以及动作的协调和完善这三个阶段形成的。在实验教学中按照这三个阶段不断向学生提出进一步的要求，可以保证学生的操作技能达到一定的水平，并对各种情境具有广泛的适应性。3.创新教学的课堂教学方法3.1激发学生的探究兴趣，培养学生的创新意识在教学中，兴趣能够促进学生去思考、去探究、去创新，它是发展思维，激发学生主动学习的催化剂，是调动学生学习积极性、自觉性和创新性的一种内在动力。物理学史的大量事实证明，强烈的创新意识来源于永不满足的好奇心和对科学的热爱。因此，我们在教学当中一定要充分利用实验、物理学史等方法来刺激学生那种隐藏在内心深处的求知欲，激发他们的探究兴趣，培养起他们的创新意识。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。使学生的创新意识得到有效的培养。我们在平时的教学中还应注意理论联系实际，像柯受良飞越黄河，蹦极跳观日出，估算心脏功率，百货商场中的电动扶梯等事例，可在教学相关内容时提出来。又如2002年3月25日，我国成功地发射了“神州三号”无人试验飞船，是我国在航天技术上的又一个重大突破，可在讲圆周运动和万有引力知识时提出来，又如超导磁悬浮列车这一高科技成果，与电学知识密切相关，我国已进入试运行阶段，可在讲磁场和电磁感应等电学知识时提出。通过研究这些问题，使生活中的事例和高科技与学生所学物理知识拉近了距离，从高不可攀变为伸手可及，这能极大地激发学生的探究兴趣，培养学生的创新能力。当然我们的还可以设计一些与其学科相联系的问题。3.2发挥学生的主体作用，培养学生的创新精神传统的课堂教学大都是“教师讲、学生听、教师写、学生记”的形式，课堂气氛沉闷，学生缺少主动权，更谈不上发展学生的创造性思维了。所以我们要落实如何从“教”的角度去唤起学生的“学”的兴趣，以学生活动为主线，充分体现学生的主体作用，让每个学生参与教学全过程，在参与的过程中，培养学生的创新精神。在单摆振动规律的教学中，为了帮助学生进行实验设计，我们可以首先向学生介绍在多种因素可能影响单摆周期的情况下，为了判断周期与某一因素的具体关系，较为简便的方法是“控制变量法”，并加以“同时比较”。即在控制其它变量不变的情况下，将某一物理量量值不同的两个单摆放在一起摆动，比较振动快慢，从而得到周期与摆球质量以及振幅无关，这样研究的重点就转移到判断周期与摆长的关系上来。至于对有一定难度的周期与重力加速度的关系，我们可以通过虚拟变量引导学生的思考：如果g增大，T将如何变化？由于导致单摆振动的回复力来源于重力，若g变大，则回复力变大，故单摆振动加快，即周期T变小。在讲人造地球卫星宇宙速度这一节的时候，我首先在前一周就给学生布置下一个任务，让学生去查找一些关于人造地球卫星的知识，并把它们归类。任务布置下以后，同学们教积极的去查找资料，有的去图书馆，有的求助于网络，总之想尽了一切办法，结果课上讨论时，同学们积极发言，课堂气氛十分活跃，甚至有些知识连老师都不知道，这样既使学生锻炼了自己的能力，又学到了一些知识，还引发了他们的兴趣，可谓一举多得。在自由落体运动的教学中，介绍伽利略通过敏锐的观察和思索，推翻了亚里士多德的“物体越重，下落越快”的错误观点，从而揭示了自由落体运动的规律，在教学中要有意识地激发学生质疑、培养学生良好的质疑习惯，以利于开发学生的潜能，从而培养学生创新精神。3.3渗透物理科学方法，培养学生科学创新知识是宝贵的，但知识只有通过具体的方法加以应用才能体现出知识的价值，所以那些得到知识的方法就显得比知识本身更为重要，只有将方法掌握了，将来才可能利用这些方法去科学的创新。我们的学生将来不一定都成为物理学家，他们在学校所学的知识也不一定在实际工作中都能直接应用，并且随着时间的推移，在学校学的“完整知识体系”也会变得支离破碎。为此从长远观点看，掌握得来知