对中学物理教学中培养学生创造能力的探索

  江泽民总书记在1995年全国科技大会上的讲话中指出："创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。" 这一论断揭示了人类进步和发展的本质，指出了时代发展对培养人才的创造能力的呼唤，培养创造型人才将是跨世纪中国基础教育的伟大使命。

  物理学作为一门培养和提高学生科学思维方法和科学研究能力的重要基础课，蕴含着极为丰富的素质教育内容，为培养创造型人才提供了极大的空间。在此，笔者将自己作为一名物理教师在工作实践中，对培养学生创造能力的一些尝试和探索作一介绍，以求教于教育界同行。 一、 加强学生对培养创造能力的意义和重要性的认识。 (一) 打破学生对创造的神秘感。我国传统教育以传授知识为主要目的，对创造能力的培养相对薄弱，导致学生不单创造意识不强，而且说起创造，许多学生认为那是科学家、发明家的专利，似乎充满神秘，高不可攀。因而要培养学生的创造能力，首先要破除这种对创造的神秘观念，使学生认识到创造就存在于我们的生活中、学习中，诸如发现一个新问题，提出一个新观点；制作一个生活用具、学习用具；用不同于他人的方法解题；进行科学小实验、小制作；撰写小论文等等都是创造；人人都具有创造的天赋。对此笔者向学生介绍了一些在全国小制作、小发明评选活动中的获奖作品，如运用连通器原理制成的高度差仪、利用虹吸现象制成的自流气压热水瓶等。学生看到这些发明创造都是利用了自己学过的知识，往往会惊叹"原来发明就这么容易啊！" (二)要让学生认识到创造对推动社会发展的重要性。没有创造发明，科技不能发展，人类文明就不可能进步。特别是物理学的整个历史就是创新的历史，物理学在发展过程中每前进一步都是一种创新活动。为此笔者在进行教学时，经常结合教材内容向学生介绍物理学家如何进行创造发现。例如库仑通过类比加猜想，加之巧妙的实验，得到了电荷间相互作用力的规律；法拉第由电生磁逆向思维提出磁能否生电的设想，最终通过实验和推理得出电磁感应定律等。这样不仅使学生从中体会到创造的重要意义，而且可以使学生开阔思路，受到创造性思维的熏陶。 (三) 要增强学生自觉培养自己创造性才能的意识。教学中笔者比较重视将世界科学技术发展的最新动态、成就及原理引入课堂，介绍当今科技发展面临的困难，激发学生的责任感和对创造能力必要性的认识。例如当今世界八大高科技领域：信息、生命、能源、环境、海洋、管理、空间、新材料等高科技研究项目，有的尚未完成，有的刚刚起步。这些领域的发展需要开拓型、创造型的人才，只有具备善于思考、勇于探索、大胆创造、求实进取的创新精神和创造能力的人，才能面对新世纪的科技竞争。使学生意识到必须努力将自己培养成为开拓型、创造型的人才，才能顺应时代的需求。 二、注重在课堂教学中对学生进行探索和创造能力的培养。 课堂教学是中学物理教学的最基本、最重要的教学形式，正是通过课堂教学中的双边活动，来实现教学目标和教学任务的完成。因而将培养学生的创造能力贯穿在整个教学设计中是十分重要的。如何在教学设计中体现创造性的教学方法和手段？笔者在实践中作了以下尝试： (一) 创建高度民主、宽松和谐的教学环境。 很难说教师"一言堂"的传统教学模式对于培养学生的创造能 力有多大的帮助。笔者认为只有在高度民主、宽松和谐的教学环境中，学生才能消除紧张气氛，发挥学习的主观能动性。故笔者注重从以下三方面开展教学： 1.鼓励争辩。教学中鼓励学生大胆发表不同见解，向老师挑战；提倡学生超前思维，如建议学生课前先将定理、公式推导出来，对例题先自己分析解答，寻求是否有比书上更为简单的方法；对于好奇心强，喜欢提问题，思维和行为独立性强的学生经常给予鼓励，并告诉学生不要怕出现错误，因为失败与成功总是相伴随存在，一个害怕失败的学生是不会有创造力的。 2.引导思考。教学中引导学生认真观察和积极思考，通过创设与教材内容有关的情景，在情景中提出各种疑问和设想，交给学生去探究思索；对于有一定难度的内容或问题，一般给予启发，提出一些铺垫性问题帮助学生思考，使问题得以解决。这样改变了部分学生过于依赖老师的习惯，有助于培养学生独立思考的能力，开发学生的创造能力。 3.组织讨论。教学中笔者经常组织学生进行无拘无束的开放式讨论，如有些课让学生自己阅读，把教材难点、重点编成一系列问题在课堂上提出，然后组织学生讨论、质疑、讲评、总结，尽可能让学生自己发现规律，悟出道理。讨论能够取长补短，相互启迪，将"一种观念变成两种观念，一个头脑变成两个头脑"，十分有利于学生创造性思维的培养。 (二) 将科学方法的教育引入课堂教学，促进创造性思维的培养。 创造性思维是一切创造活动的根基，是科学思维的本质特征。思维的发散性，能动性和敏感性是创造性思维的特点，丰富的想象即广泛的联想则是创造性思维的核心。学生只有在掌握各种科学方法的基础上，才能从不同的角度去思考问题；才能进行多渠道的思维，灵活地选择与应用各种方法来解决问题，并从中找到最优方法；才能使学生的思维超出现有知识圈的范围，展开联想，具备独创的能力，从而把方法的"消费者"变成"生产者"，改进和得出新的方法；才敢于大胆想象，标新立异，异想天开，积极从已知领域去探索未知领域。因而笔者在教学中，尽可能地结合教材对学生进行科学方法的教育。例如观察方法的教育，教会学生注意观察的目的性、全面性和敏锐性，能使学生在观察中分析、联想、提出问题，有利于创造性思维的建立；还有类比方法的教育，可以培养学生思维的敛散性，促进思维的发展；"发现问题→假设猜想→实验验证→修正假设→确认推广"这种由问题和矛盾出发，带有猜测性和探索性的科学研究方法，是许多伟大的科学家在作出重大发明时所遵循的。这种方法贯穿在中学物理教材中，例如光的折射定律的发现、原子核式结构的确定等等，学生如能掌握这种方法，将会终生受益。总之，在教学中潜移默化地进行科学方法的教育，对于培养学生的创造性思维和探索能力有着其他方面教育所不可替代的作用。 (三) 在物理实验教学中注重实验方法教学和实验的独创性。 众所周知，实验教学是培养实验技能，进行创造性思维训练的 重要途径。物理实验能力不仅是动手操作的能力，更重要的是动脑的能力。学生通过实验教学，学会的不应只是会做几个实验和一些实验技术，更应当是领悟物理的思维方式、实验方法和实验设计思想。但现行教材中安排的演示实验和学生实验存在着一些不足，一是教材中几乎所有实验都是为了配合教学内容而安排的，目的是帮肋学生获取感性认识或加深对所学知识的理解，因此，学生不易通过这些实验掌握一些重要的实验方法。二是课本中每个学生实验的实验原理和操作程序都写得十分清楚，学生只要按部就班地完成实验操作即可，这样的实验只能增加学生的感性认识，煅炼学生的动手操作能力，而对学生的创造性思维的训练是不够的。针对以上不足，笔者对实验教学的内容和方法加以改革，更侧重于对学生以下两个方面的训练： 1.引导学生注意掌握实验过程中的思维方法，例如用实验检 验理论的方法，模拟和示踪的方法，寻求最佳方案的方法，简化、控制变量的方法等等。比如在做"测定玻璃的折射律及验证光的折射定律"这个实验时，先把当年科学家'"实践（小角度测量）→假设（角度成正比）→再实践（大角度反复测量）→修正假设（正弦值成正比）"这样一个科学思维的全过程，充分展示开来，尤其是把斯涅尔的"角度→线度→角度"这样一种思维方式，剪辑以后展现在学生面前，使学生从中受到科学实验方法的熏陶。这些方法的掌握比会做实验本身更为重要，其在非物理专业上的移植对学生创造能力的培养意义重大。 2.注重实验的独创性。在实验前一般要求学生自己写出预习 报告，并组织学生对实验目的、原理、器材的选取等进行讨论，鼓励学生设计采用不同于课本、不同于他人的实验器材、实验方法进行实验。如测试电源电动势和内电阻的实验，可不限制固定的实验电路，让学生依据实验原理充分发挥他们的才智，自己确定电路去做实验，最后从各种不同方案中选出最佳的实验方案。对实验过程中学生提出的问题，一般不直接回答，而是让学生通过实验，仔细观察，认真思考，自己找出答案。实验结束，引导学生进行分析，归纳总结得出结论。对实验中表现出不同于课本、不同于他人的方法给予表扬和鼓励，强化独创性。 三、大力开展物理课外活动，激发学生的创造潜能。 除了课堂学习之外，物理课外活动对激发学生学习物理的兴趣，全面培养和提高学生创造力具有十分重要的作用。

  笔者所在学校在组建物理兴趣小组的基础上，采取以下措施将物理课外活动更大范围地深入到学生当中去。 (一)每学期举办一次富有观赏性、创造性的大型物理制作比赛。 过去物理兴趣小组往往只是少数对物理有浓厚兴趣的学生参与，影响面较小。为了吸引更多的同学参与，更为有效地使学生感受到创造的乐趣，我们特地设计了一系列能在较大场地演示、可观性强的物理制作比赛，所有学生均可自愿参加。如：鸡蛋撞地球(缓冲装置) 大赛，要求学生从四层楼高处释放一装有鸡蛋的装置，落地后鸡蛋不碎的再进入复赛，评委对装置的形状，体积，材料，设计等均有一定评分标准。比赛时现场围观数百名学生，伴随着同学们的一声声惊呼，鸡蛋有的安然落地，有的功亏一篑。许多设计巧妙、新颖独特的装置引起同学们的赞叹和极大兴趣。还有如鸡蛋走钢丝（即平衡装置，要求装置内放一鸡蛋，使其沿十几米长的倾斜细绳滑下，而鸡蛋始终位于绳的上方）；航模比赛；水火箭制作发射比赛等等。这类活动至今我们已坚持举办了六个学期，不论是制作的同学还是观看的同学都从中感受到了创造的乐趣。使得越来越多的学生报名参赛（本学期即将举行的比赛有一百多个小组报名），即使是一些平时物理成绩较差的同学也兴趣盎然，而一些在比赛中获过奖的同学，更是一次活动刚刚结束，就急着讯问下次比赛的内容。事实证明，这些活动大大提高了广大学生学习物理的兴趣，让学生在参与的过程中充分发挥了自身的想象力和聪明才智，展示了心灵手巧的创造才华，同时培养了学生独立思考、善于创造的精神素质。这类活动的开展，也使我们发现学生具有潜在的创造素质及能力，非常需要我们不断地去挖掘、培养。 (二) 在学生当中广泛开展"研究性课题学习"活动。 "研究性课题学习"是在老师的引导下，某些对理论问题或生活实践问题有兴趣探索的同学，可循着问题的思路，访问学者或者阅读有关的参考书籍，把得到的佐证材料收集起来，解释、说明、论证提出的问题；或者针对某些问题，某些规律，某些方法加以研究、归纳和总结，并从中有所发现，将独立见解写成心得体会、知识总结；或者通过学生自己的发现，独立思考，提出创造性课题，写出论文或做成实物。这种做法重在研究的过程中培养学生发现问题、解决问题的创造性思维能力。目前，己有不少学生积极地展开了研究工作，并取得一定的成果，写出了课题小论文。在此仅列举几例：1、菜刀上的力学知识；2、从电冰箱到臭氧层；3、调查家用电器发展带来的安全问题；4、雷电通过电磁感应对计算机等电器的破坏；5、温室效应的内幕与利弊，等等。

  开展这一活动后，我们发现学生学习的自觉性和自信心提高了，对问题的敏感度和探索精神增强了，十分有利于学生创造能力的培养。 创造能力的培养是一项复杂工程，不可能一蹴而就，而且培养成效也不一定能在试卷中得到反映，要想使学生在校期间就能有大的发明创造也是不现实的。但我们相信，只要以高度的责任感，持之以恒地重视学生创造能力的培养，必将会对学生未来的工作、学习和生活及民族进步、国家兴旺产生深远影响。