在物理教学中培养学生的创新思维能力

1、在物理教学中培养学生的创新思维能力分类： 教学论文 2006-08-25 07:37摘要：创新型人才的创新思维应包括具有创新意识、创新精神和创新的科学方法等方面能力。在物理教学中可以通过渗透科学方法教育、优化教学方法、重视实验教学培养学生的创新思维能力。关键词：物理教学、创新思维能力、创新意识、创新精神、创新能力当今世界的竞争归根到底是人才的竞争，尤其是具有创新意识、创新精神、创新实践能力等创新思维能力的创新型人才的竞争。培养具有创新思维能力的创新型人才已成为当今乃至今后教育教学发展的人才目标。要求教育应由以传授掌握知识为主向以培养创新思维能力为主、各方面协调综合发展的创新

2、教育转变。具有较强的创新意识、创新精神和掌握创新的科学方法是一个人是否具有创新思维能力的前提和基础，创新思维能力是创新意识、创新精神和创新能力的综合体现。物理学科作为自然科学的带头学科，是一门以实验、实践为基础不断创新发展的科学，物理学研究问题的结构原理和科学方法囊括了人类尝试各种创新活动的途径、思想和方法，物理学发展史就是一部不断创新发展的历史，物理教学在培养学生的创新思维能力具有独特的优势，应当担负起培养学生创新思维能力的重任。在物理教学中渗透科学研究方法教育，让学生掌握科学的创新方法；通过优化教学方法、重视实验教学，激发学生的创新意识、创新精神和创新能力等实现创新思维能力的综合发展。一、

3、在物理教学中渗透科学研究方法教育，使学生初步掌握创新思想和方法一个具有创新能力的人在创新过程中，离不开丰富的科学知识和科学的研究方法-创新方法。丰富的科学知识是创新的基础，科学的研究方法是创新的前提；创新能力是在一定的基础知识上和在掌握知识的过程中经过培养训练和实践锻炼而形成的具有善于发现问题、分析和解决处理问题的能力。科学方法教育的目的在于培养和发展学生善于发现问题、分析和解决问题的创新能力。“最有价值的知识是关于方法的知识”，因而在物理教学中应注重科学研究方法的教育，“知识教育是方法教育的载体”，应把方法教育渗透于知识教育当中。在中学物理知识体系中蕴含着丰富的科学研究方法，比如：实验观察法

4、、分析与综合、演绎与归纳、比较与类比、想象与假说、推理与论证、理想化方法和借助数学方法等研究问题和处理问题的方法。在物理知识的教学过程中，应有意识地渗透科学方法教育。在知识教育中渗透方法教育关键要抓住知识和方法的结合点，科学研究方法体现在具体的物理问题研究过程中。例如：在研究物体的运动规律中，教材的编排上从匀速运动到非匀速运动，从直线运动到曲线运动，体现出研究问题、处理问题方法：从简单、便于研究的情况入手，层层深入，逐步揭示出比较复杂的规律；运动的合成与分解体现出复杂运动的处理方法-化繁为简；质点、点电荷、单摆、理想气体、理想电表、自由落体运动、伽利略的理想实验等，体现出在研究物理问题中，把实

5、际的物理研究对象或物理过程进行简化、忽略与当前考察对象无关或影响很小的次要因素，抽象为理想化模型的理想化方法；伽利略的理想斜面实验、牛顿由苹果落地到万有引力定律、以至于冥王星的发现、安培的分子环流假说、法拉第由电生磁到磁生电的设想、麦克斯韦的电磁理论预言、卢瑟福原子核式结构的提出、玻尔原子模型的假说、卢瑟福中子存在的预言等充分体现出想象、科学假设、推理论证等科学方法在物理研究中的重要作用；还有充分应用数学函数方程、借助数学函数图象来描述物理规律；利用微分法化曲线为直线、化变力为恒力；转变速运动为匀速运动、把带点体化为点电荷的组合等体现出数学方法在物理研究中的应用；牛顿站在巨人的肩膀上充分运用综

6、合、归纳方法总结出关于物体运动规律的牛顿运动三定律；在应用概念、物理规律解决物理问题中，要运用到分析和综合、推理论证、类比与想象以及具体问题具体分析等多种方法的组合；在物理实验中应用实验与观察法、控制变量法、理想法等实验方法。总之，中学物理教材中蕴含着丰富的科学研究方法，在物理知识教学中应有意识地渗透科学研究方法教育，让学生在学习物理知识的同时初步掌握科学的研究方法-创新方法。为创新能力的培养和发展打下坚实的基础。二、在物理教学中优化教学方法，培养学生的创新意识、创新精神和实践创新能力创新意识是指创新的欲望和动机，要激发创新意识就必须培养学生“想”学和探究的好奇和兴趣。可以采用以下方法：(一)

7、创设生动、富有探索性的问题情景，激发好奇心培养创新意识好奇是一种不必经奖励与强化而自觉激励自己不断进行某种探究活动的动机，对创新思维的形成与发展具有启发、导向的功能，是发掘创新思维、推动创新的原动力。在教学中通过创设生动、富有探索性的问题情景，激发学生的兴趣与好奇，培养学生的创新意识。例如：在运动的合成与分解教学中，对于竖直上抛运动，通过引入两个假设来创设情景：若没有地球的吸引力（重力消失），上抛物体将如何运动？若物体没有惯性，抛出后的物体将如何运动？学生自然而然想到上述两种情景下物体的运动方式分别为匀速直线运动和自由落体运动。然而，重力和惯性同时存在，竖直上抛物体将同时参与两种运动，可视为两

8、个分运动的合运动：竖直向上的匀速直线运动和自由落体运动。学生对竖直上抛运动的位移公式s=v0 t - gt2/2和速度公式vt=v0 - gt就能有更深入的体会。通过创设情景激起好奇能启迪思维，激起学生求知欲望，促使学生积极思考追求新知识、主动探索解决问题的途径、方法，正是学生对这种学习活动持主动参与的态度，才会使自己的思维活动处于最积极、活跃的状态，变被动的学会为主动的会学，思维才最具有创造性。(二)教学中渗透介绍物理学家科学研究、发现的经历和故事，激发学生的创新精神在教学中渗透介绍物理学家科学研究、发现的经历和故事，不仅使学生了解科学发现与创新的思维和方法，激发学生的创

9、新欲望，同时对学生的创新意识和创新精神的培养起到潜移默化的作用。比如在相关教学中渗透介绍：牛顿通过发现苹果落地现象得到启示，到万有引力定律的发现联想到物体的平抛运动扩展到月球绕地球运转，才有了人造卫星上天；阿基米德从在浴缸里洗澡的感觉中发现浮力定律；伽利略的比萨斜塔实验推翻了亚里斯多得的观点；发明大王爱迪生各种发明创造背后的艰苦经历和不折精神；天文学家第谷经过几十年长期不懈的观察，积累了750个星体有关运动的“天文”数字；开普勒经过十几年的努力整理第谷的天文数字和自己亲身实践运用猜想、假设、计算、分析、归纳总结出有关行星运动的开普勒三定律；英国物理学家布拉凯特为了证实卢瑟福发现质子的事实，在充

10、氮的云室里重做实验，拍摄了两万多张云室照片，分析40多万条粒子的径迹中，才发现有8条径迹发生分叉，从而证实质子的发现；密立根为了否定爱因斯坦的光电效应方程，他花了十年的时间企图从实验中得出否定结果，没想到却反而证实了爱因斯坦光子说的正确性等科学发现经历。可以使学生在学习物理知识的同时体会科学发现和探索的科学精神，培养学生献身科学的志趣和严谨、求实的创新科学态度。（三）营造宽松和谐、民主的教学氛围，使学生的思维开放具有创新性人的思维只有处于开放积极状态，才最具活力和创新性。在教学中要通过营造宽松和谐、民主的教学氛围，创设适合学生积极主动思考、“真想知道.”的问题研究、探索型课堂结构。通过民主、宽

11、松的教学氛围，鼓励学生打开思维想象空间，大胆提问、引发猜想、想象。牛顿说过“没有大胆的猜测，就不会有伟大的发现”，“想象力是创造力的基础，没有想象就没有创造”。物理学家们在提出新的物理概念、物理模型和物理实验，创造性地建立新的物理理论之前或过程中，想象力都起着巨大的作用。比如法拉第以其丰富的想象力创造性的提出“场”和 “场线”的概念，为电磁理论的建立打下了基础，在实验前和实验中，想象力都不断作用和指导着他。对法拉第来说，没有他大胆的想象就没有他的“场”。通过民主、宽松的教学氛围，要鼓励学生敢于挑战科学、质疑问难，鼓励学生带着批判的观点去学习和应用科学知识；敢于克服从众、崇尚权威心理思

12、想。玻尔在分析卢瑟福的原子核式结构模型时，发现与经典电磁理论存在二大矛盾，正是因为他没有盲目崇尚牛顿和麦克斯韦的经典权威理论，而是敢于反常规地大胆提出与经典理论相矛盾的三点假设对原子核式结构模型进行完善，后经实验证实获得成功的。通过民主、宽松的教学氛围，要鼓励学生勇于面对失败、承受“磨难”之苦，“失败是成功之母”，善于从失败中吸取教训，科学并不都是由成功者创立的，它是成功者与失败者共同创立的。法拉第正是经过十几年的实验，总结前人和自己多次失败经历才实现了“由磁生电”的梦想；爱迪生试用了1600多种材料，才寻找到合适的灯丝材料，不正说明了他至少经历了1599次的失败后才成功吗？。大胆想象、敢于质

13、疑问难、勇于面对失败、善于从失败中吸取教训正是具有创新思维能力必须具备的科学品质，在教学中要善于发现和开发蕴藏在学生身上潜在的创造性思维品质，爱护和培养学生的好奇心、求知欲，培养学生的创新思维能力。（四）重视实验教学，培养学生的综合创新能力科学创新离不开实验，实验是创新能力的“培养基地”。通过实验可以培养学生的动手实践能力；通过实验能够培养学生的创新意识、创新精神和树立创新的科学态度等多方面综合创新能力；通过实验过程中的生动情景和素材，激起学生的好奇心，促使其主动地探究学习；通过实验可以使学生在实验中碰到问题，培养其创造性地“想”解决问题的能力并从实验中体验创新思想和方法。因此，在教学中应创设

14、条件，让学生有更多的机会亲自动手实验，培养学生的综合创新能力。1、除了必做实验外，还可以改变课堂老师演示实验为学生随堂动手实验。充分发挥学生的主体作用，让学生通过亲身实验获取直观感性材料，体验物理知识的形成过程。如电磁感应现象一节中的演示实验如能让学生动手实验，亲自探索出“由电生磁”的条件，不仅充分发挥学生的主体作用，而且让学生体验成功感，创新意识和创新精神得到加强。2、改变验证性实验为研究探索性、设计性实验，培养学生的主动探究、追求“原知”的实践创新能力。比如楞次定律的分组实验教学可以和研究电磁感应现象的实验相结合为学生探索性实验，学生通过自己实验、探索出感应电流具有什么样的性质？总结得出楞

15、次定律，更深刻掌握楞次定律的本质内容。除此之外，还可以通过创设一些设计性实验问题引导学生进行实验创新设计活动。如：利用一把刻度尺和一根已知劲度系数的弹簧测定纸张之间的动摩擦因数；测定光在玻璃中的传播速度；用单独一只电流表或电压表测定电流表或电压表的内阻；利用小球、绳子和秒表测量长方形桌子的面积等。3、对于一些实验条件要求苛刻或相对抽象、学生较难理解、而实验难以完成的知识内容，如：布朗运动、波的干涉现象分析、卢瑟福的散射实验等，要充分利用现代教育技术手段，借助声音、图象、动画等视听媒体创设生动、形象和深刻的多媒体教学课件。通过课件演示来增强课堂的新颖性与趣味性，使教学内容更加直观、形象、具体，唤

16、起学生好奇心，克服单纯讲解的“空对空”单调特点，使教学过程生动活泼，激发学生学习兴趣，思维活跃富有创新性。4、重视课外实践和小实验、小制作活动。利用课外时间开展一些小实验、小制作实践活动课，通过生动趣味现象，激发学生探知欲望，比如：“魔丸”、“饮水鸟”小制作实验；开展“研究性学习”的实践活动，培养学生的动手实践能力和实验探索精神，如：通过实验测定不同状态下的人体电阻，研究人体电阻与哪些因素有关？ 5、在实验教学中，应渗透实验思想和实验方法的教育，有意识地让学生了解科学发现和实验创新的思想和方法。在中学物理演示实验和学生分组实验中蕴含着丰富的实验思想和实验方法。如伽利略理想斜面实验思想；验证牛顿第二定律和气体实验定律中的控制变量法；卡文迪许利用扭秤实验测量万有引力常量、卢瑟福的粒子散射实验思路等实验中蕴含有巧妙的科学实验思想和方法；验证动量守恒定律实验中为了准确测量出小球速度利用平抛运动的规律特点、在本实验中不可能同时测出入射小球和被碰小球的速度而采用“分时”操作等巧妙思想和方法等。我校在实验班的物理教学中通过渗透科学方法教育、优化教学方法、重视实验