物理新课标下的创新思维意识的培养叶桂华

1、物理新课标下的创新思维意识的培养叶桂华（上海市闵行区教师进修学院 ，上海 201100）摘要 培养学生的创新思维能力是物理新课标的重要理念之一，也是当今教育改革的重中之重。因此，在物理课堂教学中，教育者如何突破以往的物理课堂教学的观念，发挥心理学、物理学史和物理科学方法的巨大潜能，启迪人类智慧之花的创新思维意识的教学，是培养具有创新意识、勇攀科学高峰的有效之路。关键词 新课标 创新思维 物理学史 心理学 科学方法 培养 1 引言新课程观告诉我们：课程不仅是知识，同时也是经验，是活动；不仅是文本文件，而是体验课程。它不再只是知识的载体，而是教师和学生共同探求新知识的过程。如何在中学物理教学中体现

2、这种新的教育观念，达到把基础知识与技能的学习和掌握与终身学习联系起来，实现培养学生创新思维能力的目标。因此，笔者想通过近年来在物理课堂教学实践中，如何发挥心理学、物理学史和物理科学方法的巨大潜能来优化课堂教学，培养学生的创新意识，谈点肤浅认识，供同行们参考和指正。2 新课标的理念与创新思维新的物理课程标准明确指出，应使学生“具有创新意识，能独立思考，勇于有根据地怀疑，养成尊重事实，大胆想象的科学态度和科学精神”。“创新”是一种能力，即一个人发现问题、提出问题和解决问题的能力；“创新”又是一种思维活动，是智力思维能力的综合反映。创造型人才是社会向前发展的需要，是国家富强和民族兴旺的需要。而创造型

3、人才的培养又来自于学校的素质教育，素质教育质量的提高关键又在于各学科对学生创造思维能力的培养程度。因此，“创新”既是一个民族和国家的兴旺发达的迫切愿望，又是每一个学校对学生实施素质教育的重要内容。3 在物理课堂教学中培养学生的创新思维能力31 运用心理学培养学生创新思维的意识从心理学的角度来看，认知内驱力和学习兴趣是课堂教学的第一主动力，首先应使学生对教学目标本身发生兴趣，才能激发他们的求知欲。311 创设情景，引发学生创新思维的意识叶澜教授指出：“教学改革的实践目标在于探索、创造充满活力的课堂教学”。教师在课堂教学中根据内容因地制宜的创设情景，使物理问题的背景更新型、更有趣、更富有变化。这种

4、物理问题创新的着眼点在于设置“异中有同”情境，使得发生一些意料之外的新情境、新事物、新思维和新点子，在学生的潜意识中渐渐显现出来，目的是有效的训练和培养学生知识的迁移能力与思维的流畅性、灵活性。例如：在讲行星运动一章时，引入“万有引力”这一章内容时，为诱发学生探究宇宙的内在动机，教师播放多媒体课件：在轻柔、动听的乐曲声中，展示一些天体奇观的画面和探索宇宙的现代科技，并简介“20世纪以来，尤其是60年代大型天文望远镜的使用，以及空间探测技术的发展，使天文观测的尺度大大扩展，达到上百亿年和上百亿光年的时空区域，人们对宇宙的认识不断加深”。让学生感到我们的宇宙是如此神秘，从而引导学生研讨：如果一颗行

5、星上有生物，它应具有什么样的条件？物体之间的万有引力非常巨大，又为什么没有吸引在一起？根据你对黑洞的认识，你能说出黑洞可能具有的物理特性吗？关于宇宙的尺度之谜······等问题，学生通过以上情境和讨论，会认识到：人类对宇宙的认识仍然处于婴儿阶段，要想破译宇宙的秘密，乃是“路漫漫兮其修远兮，吾将上下求索”。从而养成他们重视科学的探索过程和大胆的猜想，养成独立思考、勇于怀疑、敢于创新的科学品质。312 激发学习兴趣，诱发创新思维的意识兴趣是创新思维最好的老师，它是行为驱动系统中最现实、最活跃、最强烈的因素。没有兴趣就谈不上创新意识；没有兴

6、趣就点不燃求知的火花；没有兴趣，就唤不起探究的欲望。学生对知识有了强烈的兴趣，才会主动地、积极地参与到学习活动中，物理课的创新思维模式要结合教学内容和实际，具体问题具体分析，以激发学生的“创新兴趣”为动机，以提高学生“创新思维”能力为目的。例如：在讲原子 原子核一章时，若用常规讲法学生会感到乏味，但如果我们从原子模型的发展所遵循的创新规律的角度讲，则就容易激发学生的学习兴趣。比如：人们对原子结构的认识就记录着人类认识原子结构的里程碑：“原子不可再分”模型汤姆逊的“枣糕模型”卢瑟福的核式结构模型玻尔模型电子云模型。在教学中，让学生体验这种从不断的“否定”中来激发兴趣，从否定中不断创新的探究模式，

7、会培养学生的科学精神和“质疑”的习惯，比物理知识本身的传授意义还要大。313 巧用人体特征，激发对物理学科的兴趣，培养学生的创新意识许多物理现象、物理概念与人体的各种特性有关。中学生充满了好奇心与求知欲，在物理教学中，教师若能恰当合理地结合教学内容运用与学生自身特性有关的内容，既增加了实验的直观性与感受性，又能活跃课堂气氛，激发强烈的学习兴趣，引发创新思维的意识，必收到意想不到的有益效果。例如：学生在学习多用表的使用时，让学生用多用表测自身的人体电阻，会发现大部分人体的电阻都在200K左右。由此，学生会亲自感觉到了人体不仅有电阻，有的人还具有很高的阻值，每个人的电阻各不相同。当他们发现这一奇特

8、现象时，课堂气氛会异常的活跃轻松，这会引发学生的创造思维，甚至能推测出人体电阻的不同可能与人体的血液、消化液等各种液体的成份有关。总之，在课堂上巧用人体的许多特征与物理现象有关，且取材容易、使用方便，有利于改变物理课难教难学的状况，容易产生师生互动的教学效果。更重要的是能引发学生创新思维的灵感。32 运用物理学史，培养学生创新思维的意识纵观物理学史，我们不难看出，一个观念性的突破，就是一场伟大的革命，是人类智慧史上的一次重大的飞跃。321 运用物理学史，培养学生的观察实验能力科学家在探索过程中往往用实验来验证自己的“猜测”，然而各种物理量的测定常常受到条件的限制。这时科学家们总是创造性地以间接

9、测量、放大测量、示零测量等方法进行。例如讲库仑定律时就不能不讲：法国物理学家库仑1785年为进行库仑定律研究时发明的库仑扭秤就是光辉的范例。这个实验关键在于它把微弱的作用经过了两次放大：把微小的力放大为较大的力矩；利用反射光线偏转把悬丝的微小扭转显现出来。这一实验的另一个令人赞叹之处是：库仑巧用对称性把小球的带电量分为Q/2 、Q/4 、Q/8 ······终于验证发现了库仑定律。如果我们在教学中让学生体会到这些设计思想，必定能启迪思维，让其领略到只要善于组合已知的知识就定能推陈出新，提高创新设计的能力。322 运用物理学史，提高整合

10、信息、发现问题的能力我们知道，创新思维往往发端于问题的生成和提出，而这又源于信息的收集和整合。因此，从信息中整合同质或异质信息是发现问题的基础工程，也是创新思维的开始。在物理课堂教学中，要有意的教给学生学会收集信息和整合信息的能力，并让他们意识到这种能力容易使人产生创新灵感。例如：1895年，16岁的爱因斯坦就开始思考追光实验问题。可后来当他得知迈克尔逊-莫雷实验的零结果时，就敏锐地提取了这一与传统相异质的信息“以太”运动是不存在的，从而走向了狭义相对论的第一步。爱因斯坦正是整合了各种有益信息后才使得自己的研究不断深入。同年，他又看到了洛仑兹的论文，经过推算发现要保持麦克斯韦和洛仑兹电动力学方

11、程对动体参照系同样有效，必然导致光速不变的概念，而这明显与力学速度合成法则相抵触。爱因斯坦围绕着矛盾问题经过了十年的砥砺，终于领悟到了问题的症结。从而建立了狭义相对论，为人类拓展出自然界神秘、新奇的新天地。323 运用物理学史，培养学生逆向思维的能力运用逆向思维方法常常能提出新问题、简化学习研究的进程。逆向思维是创新思维的主要形式之一。在教学中引证这一史例可使学生感受到逆向思维的威力，培养其灵活自觉地运用这一思维方法的习惯，从而提高其思维能力。比如：在演示大气压作用的“烧瓶吞蛋”实验时，让学生感受到了大气压的神奇力量；反过来要求学生运用逆向思维法把瓶中的蛋完好无缺地“吐”出来。经过对比思考：“

12、吞蛋”是瓶内棉花燃烧降低内压的结果，那么“吐蛋”只要使内压升高则就可以了。最终学生发现把瓶倒转再往外壁浇热水就能把蛋“吐”出来了。324 运用物理学史，培养学生类比迁移能力物理学史中许多重大的发现都是通过类比得出来的。例如：讲卢琴福的原子核式模型时，只需如实讲物理学史：原子的核式模型的建立是充分运用了类比法。1911年，粒子大角散射实验现象让卢琴福惊奇万分。长岗半太郎的土星系模型给了他启发，从而提出了原子行星式有核模型，即卢琴福将微小的原子和巨大的太阳系作了类比（如图所示），形象地描绘了原子结构的基本轮廓。可见，类比是根据两个事物在某些方面的相同或相似。运用类比法可使学生深刻理解其本质类似的物

13、理现象，如各类变形的单摆题，只要运用类比的建模方法就能迎刃而解了。因此运用类比法进行学习不但能把相近知识简化、迁移形成结构，而且还可以增强推断能力，引发创新思维的意识。33 运用物理科学方法，增强学生创新思维的意识在科技迅猛发展、知识日新月异的今天，学生掌握发现问题、解决问题的科学方法，比简单地接受知识，获取知识更为重要。学生在中学阶段学习物理知识固然很重要，但更重要的是通过学习获得科学的方法，发展自身的能力，并能受益终身，使他们将来从事科研工作后缩短摸索方法的时间。而物理实验思维方法、数学思维方法、类比思维方法、模型思维方法等科学方法都是物理科学方法的重要思维方法。331 利用物理实验方法，

14、培养学生创新思维的意识面对21世纪，研究物理实验教学，如何培养学生的创新思维能力是十分必要的。实验是物理教学过程的重要组成部分。因此，在课堂上教师要做好每一个演示实验。在认真完成教材中的演示实验的同时，还要尽可能补充一些很能说明问题而又简单易做的实验。如：大气压一节，除规定的演示实验外，还可补充“啤酒瓶吞鸡蛋”、“人工喷泉”等小实验。另外，还要引导学生完成一些课外小制作、小实验。如“沸水煮鱼”、“纸锅烧水”等。通过这些实验既可巩固物理知识，又能激发他们的学习兴趣，更重要的是让他们在无意中培养了自己创新思维的能力。332 利用数学思维方法，培养学生创新思维的意识数学是揭开自然界奥秘的最重要的语言

15、，是人们从量的方面去认识客观事物的有效工具；我们若能在教学中准确、巧妙地运用数学思维方法，可把物理问题数学模型化，以提高应用数学知识解决物理问题的能力。例如，爱因斯坦在狭义相对论中提出的质能公式E=mc2，预示了原子核裂变或聚变时将有巨大的原子核能释放，开辟了原子能利用的新纪元；麦克斯韦尔方程组预言了电磁波的存在，23年后为赫兹实验所证实；狄拉克通过求解相对论和量子力学问题时预言了正电子的存在；斯蒂芬·霍金则通过求解爱因斯坦的引力场方程，证明了宇宙可以无限制扩大，提出了“宇宙大爆炸”前的“豌豆”理论，从而解决了“宇宙会继续膨胀总有一天引力会迫使它收缩”这一难点等等。总之，运用数学方法

16、提出科学预见的事例举不胜举。333 利用物理模型方法，培养学生创新思维的意识建立物理模型并根据此模型来分析解决物理问题，是物理学研究和物理教学中常用的最基本的方法，也是学生解决实际问题的有力工具。物理学中的模型很多，但实际上有很多是形异而质同。在高中物理复习中，教师可组织学生搜集那些貌似不同、实质相同的物理模型的题于一起，进行分析比较，概括总结，找出其共性，使学生能触类旁通、举一反三。例如，在“匀速圆周运动”的复习中，将“人造地球卫星的运动”模型、“带电粒子在匀强磁场中做圆周运动”模型、“电子绕原子核做圆周运动”的模型、“圆锥摆”模型等归类，可发现表面形式虽各不相同，但都遵循匀速圆周运动的规律

17、。因此，可将它们统一概括为“匀速圆周运动”模型。又例如，2004年闵行区高中物理结业考试题中的分析说明题（共10分）：（1）采用密封式罐装、使用助推剂喷雾的杀毒或杀虫药水，说明书上写明“本品切勿放置在温度高于50的地方” ，这是什么道理?（2）请根据下面的长江三峡水电站示意图：简要说明能量转化的过程。为什么建水电站要同时建拦河坝？ 分析与解（1）“密封式罐装”，实属查理定律模型，即一定质量的气体，在体积不变的情况下，罐内气体压强将随温度增大而增大，而当温度t=50时,便会超过药水罐的耐压值而引起爆炸。所以不可放置在50的地方。（2）这明显是一个能量转化和守恒定律模型。如图所示，水电站放置在大坝

18、下方，即水位远高于水电站，目的是利用水的重力势能转化为动能，推动水轮机，水轮机带动发电机将机械能转化为电能；筑坝的目的是要形成水位差提高水的势能，将原来分布在整个流域的机械能集中起来，提高水能的利用率 。很显然，创新思维素质的培养是一个系统工程，涉及的问题和因素很多，需要我们教育工作者深入研究和探讨，尤其在倡导创新教育的今天，在中学物理课堂教学中如何运用心理学、物理学史、物理科学方法培养学生的创新思维的能力是很值得我们进一步探讨和深思的一个课题。参考文献1、张宪魁，王欣.物理学方法论·西安：陕西人民教育出版社，1992.2、陶丹.科学物理方法.武汉:湖北教育出版社,1993.3、叶桂

19、华.类比方法在物理教学中的运用.物理教师,1998.19(10).4、黄廷基.物理教学论.云南:云南大学出版社,1996.5.5、郭奕玲，沉慧君.物理学史M.北京:清华大学出版社,1993.6、物理课程标准（试验稿）上海市中小学课程教材改革委员会办公室.上海教育出版社.7、陈安俊.物理学科创新思维素质的培养.物理教学探讨.2005.6.5“读书笔记”和“学习心得体会”：培养学生的创新思维能力是物理新课标的重要理念之一，也是当今教育改革的重中之重。在物理课堂教学中，要突破以往的物理课堂教学的观念，发挥心理学、物理学史和物理科学方法的巨大潜能，启迪学生智慧之花的创新思维意识的教学，是培养具有创新意

20、识、勇攀科学高峰的有效之路。课程不仅是知识，同时也是经验，是活动；不仅是文本文件，而是体验课程。它不再只是知识的载体，而是教师和学生共同探求新知识的过程。如何在中学物理教学中体现这种新的教育观念，达到把基础知识与技能的学习和掌握与终身学习联系起来，实现培养学生创新思维能力的目标。一、 新课标的理念与创新思维新的物理课程标准明确指出，应使学生“具有创新意识，能独立思考，勇于有根据地怀疑，养成尊重事实，大胆想象的科学态度和科学精神”。“创新”是一种能力，即一个人发现问题、提出问题和解决问题的能力；“创新”又是一种思维活动，是智力思维能力的综合反映。创造型人才是社会向前发展的需要，是国家富强和民族兴

21、旺的需要。而创造型人才的培养又来自于学校的素质教育，素质教育质量的提高关键又在于各学科对学生创造思维能力的培养程度。因此，“创新”既是一个民族和国家的兴旺发达的迫切愿望，又是每一个学校对学生实施素质教育的重要内容。二、 在物理课堂教学中培养学生的创新思维能力 从心理学的角度来看，认知内驱力和学习兴趣是课堂教学的第一主动力，首先应使学生对教学目标本身发生兴趣，才能激发他们的求知欲。1 创设情景，引发学生创新思维的意识叶澜教授指出：“教学改革的实践目标在于探索、创造充满活力的课堂教学”。教师在课堂教学中根据内容因地制宜的创设情景，使物理问题的背景更新型、更有趣、更富有变化。这种物理问题创新的着眼点

22、在于设置“异中有同”情境，使得发生一些意料之外的新情境、新事物、新思维和新点子，在学生的潜意识中渐渐显现出来，目的是有效的训练和培养学生知识的迁移能力与思维的流畅性、灵活性，养成他们重视科学的探索过程和大胆的猜想，养成独立思考、勇于怀疑、敢于创新的科学品质。 2 激发学习兴趣，诱发创新思维的意识兴趣是创新思维最好的老师，它是行为驱动系统中最现实、最活跃、最强烈的因素。没有兴趣就谈不上创新意识；没有兴趣就点不燃求知的火花；没有兴趣，就唤不起探究的欲望。学生对知识有了强烈的兴趣，才会主动地、积极地参与到学习活动中，物理课的创新思维模式要结合教学内容和实际，具体问题具体分析，以激发学生的“创新兴趣”

23、为动机，以提高学生“创新思维”能力为目的。在教学中，让学生体验这种从不断的“否定”中来激发兴趣，从否定中不断创新的探究模式，会培养学生的科学精神和“质疑”的习惯，比物理知识本身的传授意义还要大。 3 巧用人体特征，激发对物理学科的兴趣，培养学生的创新意识许多物理现象、物理概念与人体的各种特性有关。中学生充满了好奇心与求知欲，在物理教学中，教师若能恰当合理地结合教学内容运用与学生自身特性有关的内容，既增加了实验的直观性与感受性，又能活跃课堂气氛，激发强烈的学习兴趣，引发创新思维的意识，必收到意想不到的有益效果。在课堂上巧用人体的许多特征与物理现象有关，且取材容易、使用方便，有利于改变物理课难教难

24、学的状况，容易产生师生互动的教学效果。更重要的是能引发学生创新思维的灵感。 三、运用物理学史，培养学生创新思维的意识纵观物理学史，我们不难看出，一个观念性的突破，就是一场伟大的革命，是人类智慧史上的一次重大的飞跃。 1 运用物理学史，培养学生的观察实验能力科学家在探索过程中往往用实验来验证自己的“猜测”，然而各种物理量的测定常常受到条件的限制。这时科学家们总是创造性地以间接测量、放大测量、示零测量等方法进行。如果我们在教学中让学生体会到这些设计思想，必定能启迪思维，让其领略到只要善于组合已知的知识就定能推陈出新，提高创新设计的能力。 2 运用物理学史，提高整合信息、发现问题的能力我们知道，创新

25、思维往往发端于问题的生成和提出，而这又源于信息的收集和整合。因此，从信息中整合同质或异质信息是发现问题的基础工程，也是创新思维的开始。在物理课堂教学中，要有意的教给学生学会收集信息和整合信息的能力，并让他们意识到这种能力容易使人产生创新灵感。 3 运用物理学史，培养学生逆向思维的能力运用逆向思维方法常常能提出新问题、简化学习研究的进程。逆向思维是创新思维的主要形式之一。在教学中引证这一史例可使学生感受到逆向思维的威力，培养其灵活自觉地运用这一思维方法的习惯，从而提高其思维能力。 4 运用物理学史，培养学生类比迁移能力物理学史中许多重大的发现都是通过类比得出来的。类比是根据两个事物在某些方面的相同或相似。运用类比法可使学生深刻理解其本质类似的物理现象，如各类变形的单摆题，只要运用类比的建模方法就能迎刃而解了。因此运用类比法进行学习不但能把相近知识简化、迁移形成结构，而且还可以增强推断能力，引发创新思维的意识。 四、 运用物理科学方法，增强学生创新思维的意识在科技迅猛发展、知识日新月异的今天，学生掌握发现问题、解决问题的科学方法，比简单地接受知识，获取知识更为重要。学生在