物理

物理课堂教学、研究性学习和创新能力培养

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  先简要介绍了物理教学、研究性学习和创新教育这三方面的关系,然后针对目前课堂讲演这种主要教学形式涉及的几个方面,结合物理学自身的特点,提出培养学生创新能力的几条途径和具体做法。
关键词 教学研究创新
物理学是整个自然科学的基础,不单物理知识拥有广泛的应用领域,而且物理学在研究问题过程中所形成的科学方法,大都成为科学研究的基本方法,也成为培养和提高人素质的最有效方法,所以进行物理教学是培养学生创新精神和实践能力的一条有效途径。但是传统的学习方式多是教师讲学生听,形成了学生对教师的依赖性和教师对学生的权威性,因此作为学生潜能存在的独立性和创造性得不到发展。如果在教学中采用研究性学习的方式,让学生学会象科学家那样去思考、探索,采用物理学家式的科学思维和逻辑体系,掌握物理学的研究方法,并把学到的这些知识拿去解决实际问题,那学生的主体性就能得到充分的发展,产生创造性的成果就不是空话,学生的创新能力才能得以发挥和逐步提高。物理学科内部蕴涵着丰富的研究性因素,是一门实践性很强的学科,所以在物理教学中开展研究性学习是完全必要而且可行的。由于目前学校还是采取的班级授课制,在考试仍作为选拔人才最重要途径这一特定背景下,应将研究性学习的方式引进课堂教学中。本文就在高中物理课堂教学中如何培养学生的创新精神和创新能力提出几条具体的做法。
一、营造适当的课堂气氛,鼓励创造性研究表明,环境对于人的创造性思维有很大影响,松弛、甚至玩乐的环境能促进创造性地解决问题,而过分严肃、紧张的环境则不利于培养创造性思维的习惯。因此建立生动活泼、宽松自由的创新民主气氛是很重要的一步。更重要的是,学生参与创造性解决问题时,教师一定要使他们感到,他们的想法是会被接受的。
1、容忍异议有些学生处理问题的方法,优于教师和书本所用的方法,对于教师而言,对学生意见的肯定和对自己不足之处的承认,对培养学生独立思维能力是很重要的。同时,也应要求学生容忍不同的见解,当一个问题提出来之后,应鼓励学生推迟判断某一个具体的建议,直到考虑了所有的可能性为止,这样,学生才不会因害怕受到批评而缩回可能的创造性答案。鼓励学生异想,多角度思考,多方面反思,这样可激发学生的潜能。
2、鼓励学生相信自己的判断学生问教师问题时,实际上学生自己有可能回答,或者在心中已有了自己的想法,这时教师可以重述该问题把问题重新推给学生,让他说出自己的想法,目的是让学生相信自己的判断是有道理的,在他可能不完善的答案中也应指出他的部分正确的想法,特别是与众不同的地方,这样才有可能把蕴藏在想法中的创造性表现出来。有时学生根据教师的表情和语气更改自己的想法,这样不利于学生创造能力的发展。
3、对创造性行为给予赞赏并不是学生有所发明才说明他的创造能力,在平常的教学中,可以随处见到学生创造性的火花,比如学生在作业中的新奇性,与众不同的思维方法,不平常的解答方法等等,这些都应给予肯定。有次一个学生在做一个船过河的题目时,用一种特殊情况替换题中的一般情况,比较出了两条船过河的时间长短,也许这种方法不足以说明这个问题,但是在选择题中可以用到这种特值法,如果不对他加以肯定,也许他只能按老师所讲的常规方法去处理,从而限制了他思维的灵活性。
二、充分挖掘教材中有利于创造能力培养的素材
1、物理理想模型所有的自然现象都不是孤立的,事物之间存在着复杂的相互联系,这就使我们的研究产生了复杂性。例如:关于物体的机械运动,实际运动往往很复杂,但采取先忽略某些次要因素的方法,就把研究变为可能和简化。如自由落体运动就是一种理想模型。某些物体从不高的地方落下来,可以忽略空气阻力,当成自由落体运动来研究。这就是建立理想模型,然后在一定的条件下,用于处理某些实际问题。这种思维方法,遍及物理学的各个部分。在教学中,通过对物理模型的教学,可以培养学生对复杂问题进行具体分析,区分主要因素和次要因素,抓住问题的本质特征,正确运用抽象思维的方法去处理问题的能力,有助于培养学生的创新思维。
2、物理学史物理史介绍了物理学家奇特的构思和重大发现,学术的争论和进步,每一次科学的重大发现和进步都与物理学家的创新活动是分不开的,物理学史就是一部创新史,在创新过程中,物理学家们追求真理的科学态度和为科学献身的精神,都是对学生进行创新教育的好素材。因为要培养学生的创新精神,就一定要培养学生尊重事实,藐视权威,敢于批评质疑。
3、物理学前沿在教材中有些紧扣物理前沿的知识,如激光、超导、航天技术、核能等等,教师要注意物理学发展的最新动态并把它及时地反映在平时的教学之中,而不应该觉得这些只是与高中知识联系不大的内容而完全不提。象华裔物理学家因为哪方面的发现获得诺贝尔奖,中国航天技术的突破等,这类内容很容易引起学生的兴趣,激起学生的爱国热情,并能转化成为他们创新活动的动力。
4、小实验人们的创造性惟有通过创造性活动才能得以发展,教材后有很多简单易行而且有趣的小实验,如显示微小形变、模拟打点记时器、测定反应时间等等,可以组织学生开展丰富的活动。有次讲完失重后,让学生利用课上剩余的时间做完全失重的小实验,学生不但分析了水不流出的原因,还设计了一些其他的小实验,如用弹簧秤挂上物体自由释放,也可看到完全失重现象等等。这种小实验很容易引起学生的好奇心和兴趣,学生参与这些活动获得了切身体验,在设计小实验的过程中创新能力也得到了提高。
三、优化实验教学,提高学生的研究能力物理学是一门以实验为基础的科学,通过物理实验教学,引导学生学会研究物理问题的实验方法,可以为培养他们的创新能力打下良好的基础。因为观察实验是一种基本的科学研究方法,虽然在高中物理教学中,大多数实验是属于验证性的实验,发现性、探索性的实验较少,但对学生来说,用实验研究物理现象,掌握物理量之间的关系,具有探索的意义。
1、发挥演示实验对学生的示范作用使学生明确实验原理、相应的思想方法、步骤;如何控制物理条件,使其能出现该实验所需的物理现象;在什么条件下测量哪些物理量;选择怎样的测量手段等等。这个过程并不就是直接给学生讲解结论,交代学生应记住些什么步骤之类的,而是应该边演示边启发学生思考一些问题:这个实验怎么将不易测量量转化为易测量量的?为什么在这个地方采取这种设计?怎样可以减少误差?得到了数据该怎么处理呢?以往的科学家是怎么对待这个结论的呢?学生从演示实验中应该要了解到自己通过实验去研究一个问题之前该如何设计方案,考虑哪些问题,选什么仪器,怎么分析实验结果等等。
2、增加学生实验的探索性目前的学生实验给学生写好了步骤,强调了如何使用仪器,记录哪些物理量,甚至应该得到什么样的数据,完全限制了学生的发挥。有些可做设计实验的地方,例如电学设计实验,又仅仅变成了习题讨论。在中学阶段应该创造更多的机会让学生手脑并用,而不应该只需他扳几次开关,读几个数据就做完实验。比如说仪器的使用:考虑使用通用仪器,增加学生对各种仪器的使用次数,从而使之更熟悉它们的操作。在需要解决某问题时,可以培养创造性地使用仪器、器材的能力。例如测小电流时用灵敏电流计,再增设电阻可以变成大量程的电流表和电压表。比如实验条件设计:为了达到同一个目标,并不需要设定同样的情景,可由学生自由发挥。例如在验证动量守恒的实验中,基本原理是将不易测的速度转化为位移,学生只需要把握这个基本道理,可以设计其他的守恒情况,并不要求一定要是球从斜面上滚下来然后与另一个球的碰撞过程。
四、注重物理思维方法的教学,促进创造性思维的发展物理的主要思维方法有:建立理想模型、假设的验证、运用等效思维、物理和数学模型的转换等等。通过对这些物理思维方法的强调,可以提高学生的辨证思维、直觉思维、抽象思维、发散思维等能力,这些都能促进学生创造性思维的发展,为学生的创造打下基础。例如假设的验证:假设是物理学中某些学说建立的先导,例如,关于光的本质,从牛顿的微粒说到惠更斯的波动说,再到麦克斯韦的电磁说、爱因斯坦的量子说等,经历了好几百年的时间,它们都是人们在一定的认识阶段提出的各种假说,经历了实践与理论的检验,不断完善,再接受检验,再完善,如此构成了人类的科学史。科学家们的很多假设,往往经历了大量事实的观察,而学生的假设则多类似灵感、顿悟等,是一种具有突发性的思维方法。在解决实际问题中,往往就根据某一片面的现象,得到某个结论,然后找其他例子对所得结论进行辅证,这也是学生的一种直觉思维过程,一种创造性的思维方式,在验证假设的过程中,学生的创造力也可以得到发展。总的说来,在按照上面的途径提高学生的创新能力的过程中,不能再按照传统教学方式,只重视知识的讲解,而忽视了知识的形成过程,应采取研究性学习的方式,在弄清楚物理概念规律的建立过程基础之上,有了丰富的知识容量,再渗透方法的训练,才能达到培养学生创新能力的目的。 

 


作者:李倩 来源:本校教师供稿 发布时间:2008年08月30日
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