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创新是人的本质特征,是人大脑的高级心理活动技能.从本质上来说,创新教育属于一种新的人才培养模式,是当今先进理论与教育改革实践相结合的产物.“创新是一个民族的灵魂”,在知识经济的社会中,人的最重要的素质是创新能力,所以在物理教学中培养创新能力是实施素质教育的重要内容.本文就物理教学中如何实施学生创新能力的培养进行探讨.
如果说人的创造意识需要一定的教育环境启发、唤醒,人的创造性思维需要在某些特殊的实践活动中训练、提高,那么物理教学无疑是实现两者完美结合的最好的实践活动.物理学科的内容较亲近生活、亲近社会、亲近学生的实际,为学生研究物理问题提供了条件.实践活动给中学生提供了丰富的感性认识材料,为学生在学习过程中建立概念、认识规律奠定了基础,在实践活动中巩同、深化,灵活运用了知识,了解自然科学的社会意义.物理学中的等效法、近似法、类比法、作图法、外推法、归纳法、演绎法以及物理模型、理想实验等都有利于培养学生的创新思维和创新能力.
1培养创新能力的基础——鼓励学生掌握基础知识与基本技能
在实施教育过程中,应当让学生掌握尽可能多的基础知识和基本技能作为创新能力的基础,把对基础知识和基本技能的教学与引导学生发现问题、分析问题和解决问题结合起来,要反对那种抛弃基本知识和基本技能,单纯带领学生异想天开的教学.
伟大的科学家牛顿曾经说过他是“站在巨人的肩上”,这说明牛顿的伟大成就是在学习前人的知识和经验的基础之上建立起来的.所以要培养创新能力,就必须让学生系统地掌握好物理这门学科的基础知识和基本规律,并知道这些知识的内在联系.这是培养创新能力的基本条件,也是学生认识客观世界、发展智力和形成新能力的基础,而能力则是在学习和掌握知识的过程中逐步形成和发展的.物理学科知识的系统性很强,由许多基本概念和规律组成,教师在教学活动中要引导学生通过观察、分析、比较、类比、抽象、概括、总结与归纳等思维活动,把所学的基本概念与规律进行分析综合,把有关的知识纳入一定的知识系统中,把知识点连成知识面,形成知识网络,这样学生在掌握了科学性和规律性的知识之后,智力就会得到相应的发展,创新能力也会提高.所以教学过程应当是传授知识、开发智力和培养能力三位一体的活动过程.
2培养学生创新能力的有效途径——激发学生的好奇心和探究意识
2.1设疑激趣,提出假说
布鲁纳说过:“学习的最好刺激乃是兴趣.”因此,在教学中,教师首先要创设情境,制造“悬念”,放手让学生观察、实验、思考,让具体的自然事物、有趣的自然现象紧紧吸引学生,激活学生思维,从而使他们产生强烈的探究欲望.
比如在物体的热胀冷缩教学中,上课刚开始,笔者对学生说:“咱们用塑料瓶和硬币做一个游戏”,讲清游戏规则后,学生们怀着好奇心开始玩,不大功夫,只听学生惊喜地叫道:“呀,硬币跳起来了!”“还‘扑扑’地发出声音呢!”“硬币为什么会跳起来呢?·”我不失时机地问:“你认为这是怎么回事呢?”提出一个开放的发散思维的问题,学生的情绪一下子活跃起来,对这个问题作出了种种假设:可能是水槽中的热气将它顶起来了;可能是硬币上的水变成水蒸气要往外跑,所以把硬币顶起来了……发散思维是创造活动的起点,这一学习活动,既促进了学生积极思维,又能形成探究学习的动机.
2.2指导探究,丰富感知
实践、探索的过程是创新的过程.要让学生去创新,就必须放手让他们自己实践,勇于探索.如何保证学生能够围绕中心问题进行实践、探索呢?在于教师提供有结构的材料.所谓有结构的材料,是指这些材料在使用时能揭示自然现象间的某种关系.
如在物体的热胀冷缩教学中,笔者给学生提供了这些实验材料:烧瓶、带直(弯)玻璃管的胶塞,红墨水、肥皂水、滴管、毛巾、软塑料瓶、瓶盖、气球、饮料盒、胶带、水槽、热水、冷水.让学生熟悉这些材料后,根据思考提纲自行设计实验方案.由于准备的这些材料紧紧围绕揭示“气体的热胀冷缩”这一主题,从课堂教学效果看,各个组都设计出了比较理想的方案:有的用气球套在塑料瓶上,放入热水和冷水中实验;有的先把塑料瓶捏瘪,盖好盖,再放入热水和冷水中实验;有的用胶带把饮料盒的口封住,放入热水和冷水中实验;有的用烧瓶和带导管的胶塞,用手捂和包冷毛巾实验;有的将红墨水用滴管滴入导管放入热水中,但红墨水流了出来……学生在足够的时间内充分地实践和探索,获得丰富的、初步的、创新的感性体验,为进一步研究和深入认识打下基础.当然,学生的这些行为,对平常人来说是极其普通而简单的,可对学生,自己找出来,不能不说是他们创造活动的结晶,“行虽微而旨趣远”,是学生创造精神的表现.
3遵循认知规律,发挥主体作用,培养创新思维
创新能力是人的能力中最重要、最宝贵,层次最高的一种能力.它包含着多方面的因素,其核心因素是创新思维能力.正如爱因斯坦所说:“人是靠大脑解决一切问题的.”人头脑中的创新思维活动是人的实践活动的“骨髓”、“基石”.创新思维不仅能揭示客观事物的本质和内在联系,而更重要的是能产生出新颖的、前所未有的成果.对中学生来说,头脑中旧的表象很少,展现书本知识发生发展的教学过程,就是学生创新思维的培养过程.目前,中学物理教学中仍存在注入式教学模式,教师在教学中只注重学习的结果,而忽视学习的过程.学生缺少自主学习的思维空间,就很难谈得上创新思维的培养.要真正培养学生的创新思维,一方面教师在教学中要重视设计引导学生的学习活动,以相应的创新思维的熏陶发展学生的创新意识.教师要不断激励学生通过观察、比较、实验、归纳、类比等手段提出种种重视在教学中再现前人是如何创造、发明的,让学生在前人走过的轨迹上,经历失败和成功的磨砺,体会创造成功的喜悦.例如,牛顿在伽利略等科学家研究的基础上建立牛顿三大定律.各种原子模型的建立和不断完善的过程等内容中突出科学创新思维的教育,并逐步渗透如理想化的方法、模型的方法、极限的方法、控制变量的方法等,使学生知道为什么要建立物理模型,学会根据现象或事实进行科学推理的方法,这有助于学生加深对基本知识的理解和培养创造能力.另一方面在教学中引导学生掌握创新思考的一些方法,因为没有思考的创新就没有实践的创新.如在教学中遇到问题让学生跳出常规框框进行思考、换个角度思考、逆向思考问题等.
4改革实验教学,营造创新氛围,培养创新能力
实验教学是物理教学实施创新教育的重要基础和手段,实验不仅对激发学生学习兴趣,提高实践能力具有不可替代的作用,而且也为学生创设创新氛围,培养创新意识、创新思维、创新能力,提高科学素质的有效途径.
当前实验教学普遍存在着只重视简单的操作练习.教材中的演示实验和学生实验,从器材、方法到表格设计都是按照规定好的步骤和方法进行实验,教师很少去引导学生思考和探索.有些学生在实验中只是依葫芦画瓢,根本不能领会实验的原理和思想.不利于学生创新思维的培养.因此,必须改革实验教学的方法.
例如,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?你还能设计其他测定当地重力加速度的方法吗?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.
在演示实验中,教师可以不拘泥于教材或教参的安排,进行一些创新设计,如可以将一些演示实验改为学生探索性实验.让学生选择器材、设计实验方法,在实验中发现问题和寻找解决问题的方法等等.例如,在进行“电路连接的基本方式”的教学时,给学生一块线路板,一只小灯泡,一只开关,两节干电池,导线若干,对他们说:“利用所给的仪器,你能使灯亮起来吗?并说说你所接电路的优缺点.”通过实验学生会把各种可能的线路都设计出来,并通过研究,最后会得出正确的结论,这样通过创设条件,让学生充分地动脑、动手、动口,发挥学生学习的主动性,从而激发学生的创造性思维,对学生创新能力的培养起着潜移默化的作用.在实验教学中,教师不失时机地对学生中标新立异的方法给予肯定、支持和帮助,鼓励学生大胆地猜想和独立地思考,并通过实验否定错误的假设或修正不完善的猜想,从而使学生解决问题的勇气、信心、毅力、科学的批判精神和创造力得到有效的培养. 总之,我们在教学中要努力创造条件,优化课堂结构.把培养学生的创新能力渗透到教育的全过程,只有这样才能激发学生的求知欲和创新能力.
如果说人的创造意识需要一定的教育环境启发、唤醒,人的创造性思维需要在某些特殊的实践活动中训练、提高,那么物理教学无疑是实现两者完美结合的最好的实践活动.物理学科的内容较亲近生活、亲近社会、亲近学生的实际,为学生研究物理问题提供了条件.实践活动给中学生提供了丰富的感性认识材料,为学生在学习过程中建立概念、认识规律奠定了基础,在实践活动中巩同、深化,灵活运用了知识,了解自然科学的社会意义.物理学中的等效法、近似法、类比法、作图法、外推法、归纳法、演绎法以及物理模型、理想实验等都有利于培养学生的创新思维和创新能力.
1培养创新能力的基础——鼓励学生掌握基础知识与基本技能
在实施教育过程中,应当让学生掌握尽可能多的基础知识和基本技能作为创新能力的基础,把对基础知识和基本技能的教学与引导学生发现问题、分析问题和解决问题结合起来,要反对那种抛弃基本知识和基本技能,单纯带领学生异想天开的教学.
伟大的科学家牛顿曾经说过他是“站在巨人的肩上”,这说明牛顿的伟大成就是在学习前人的知识和经验的基础之上建立起来的.所以要培养创新能力,就必须让学生系统地掌握好物理这门学科的基础知识和基本规律,并知道这些知识的内在联系.这是培养创新能力的基本条件,也是学生认识客观世界、发展智力和形成新能力的基础,而能力则是在学习和掌握知识的过程中逐步形成和发展的.物理学科知识的系统性很强,由许多基本概念和规律组成,教师在教学活动中要引导学生通过观察、分析、比较、类比、抽象、概括、总结与归纳等思维活动,把所学的基本概念与规律进行分析综合,把有关的知识纳入一定的知识系统中,把知识点连成知识面,形成知识网络,这样学生在掌握了科学性和规律性的知识之后,智力就会得到相应的发展,创新能力也会提高.所以教学过程应当是传授知识、开发智力和培养能力三位一体的活动过程.
2培养学生创新能力的有效途径——激发学生的好奇心和探究意识
2.1设疑激趣,提出假说
布鲁纳说过:“学习的最好刺激乃是兴趣.”因此,在教学中,教师首先要创设情境,制造“悬念”,放手让学生观察、实验、思考,让具体的自然事物、有趣的自然现象紧紧吸引学生,激活学生思维,从而使他们产生强烈的探究欲望.
比如在物体的热胀冷缩教学中,上课刚开始,笔者对学生说:“咱们用塑料瓶和硬币做一个游戏”,讲清游戏规则后,学生们怀着好奇心开始玩,不大功夫,只听学生惊喜地叫道:“呀,硬币跳起来了!”“还‘扑扑’地发出声音呢!”“硬币为什么会跳起来呢?·”我不失时机地问:“你认为这是怎么回事呢?”提出一个开放的发散思维的问题,学生的情绪一下子活跃起来,对这个问题作出了种种假设:可能是水槽中的热气将它顶起来了;可能是硬币上的水变成水蒸气要往外跑,所以把硬币顶起来了……发散思维是创造活动的起点,这一学习活动,既促进了学生积极思维,又能形成探究学习的动机.
2.2指导探究,丰富感知
实践、探索的过程是创新的过程.要让学生去创新,就必须放手让他们自己实践,勇于探索.如何保证学生能够围绕中心问题进行实践、探索呢?在于教师提供有结构的材料.所谓有结构的材料,是指这些材料在使用时能揭示自然现象间的某种关系.
如在物体的热胀冷缩教学中,笔者给学生提供了这些实验材料:烧瓶、带直(弯)玻璃管的胶塞,红墨水、肥皂水、滴管、毛巾、软塑料瓶、瓶盖、气球、饮料盒、胶带、水槽、热水、冷水.让学生熟悉这些材料后,根据思考提纲自行设计实验方案.由于准备的这些材料紧紧围绕揭示“气体的热胀冷缩”这一主题,从课堂教学效果看,各个组都设计出了比较理想的方案:有的用气球套在塑料瓶上,放入热水和冷水中实验;有的先把塑料瓶捏瘪,盖好盖,再放入热水和冷水中实验;有的用胶带把饮料盒的口封住,放入热水和冷水中实验;有的用烧瓶和带导管的胶塞,用手捂和包冷毛巾实验;有的将红墨水用滴管滴入导管放入热水中,但红墨水流了出来……学生在足够的时间内充分地实践和探索,获得丰富的、初步的、创新的感性体验,为进一步研究和深入认识打下基础.当然,学生的这些行为,对平常人来说是极其普通而简单的,可对学生,自己找出来,不能不说是他们创造活动的结晶,“行虽微而旨趣远”,是学生创造精神的表现.
3遵循认知规律,发挥主体作用,培养创新思维
创新能力是人的能力中最重要、最宝贵,层次最高的一种能力.它包含着多方面的因素,其核心因素是创新思维能力.正如爱因斯坦所说:“人是靠大脑解决一切问题的.”人头脑中的创新思维活动是人的实践活动的“骨髓”、“基石”.创新思维不仅能揭示客观事物的本质和内在联系,而更重要的是能产生出新颖的、前所未有的成果.对中学生来说,头脑中旧的表象很少,展现书本知识发生发展的教学过程,就是学生创新思维的培养过程.目前,中学物理教学中仍存在注入式教学模式,教师在教学中只注重学习的结果,而忽视学习的过程.学生缺少自主学习的思维空间,就很难谈得上创新思维的培养.要真正培养学生的创新思维,一方面教师在教学中要重视设计引导学生的学习活动,以相应的创新思维的熏陶发展学生的创新意识.教师要不断激励学生通过观察、比较、实验、归纳、类比等手段提出种种重视在教学中再现前人是如何创造、发明的,让学生在前人走过的轨迹上,经历失败和成功的磨砺,体会创造成功的喜悦.例如,牛顿在伽利略等科学家研究的基础上建立牛顿三大定律.各种原子模型的建立和不断完善的过程等内容中突出科学创新思维的教育,并逐步渗透如理想化的方法、模型的方法、极限的方法、控制变量的方法等,使学生知道为什么要建立物理模型,学会根据现象或事实进行科学推理的方法,这有助于学生加深对基本知识的理解和培养创造能力.另一方面在教学中引导学生掌握创新思考的一些方法,因为没有思考的创新就没有实践的创新.如在教学中遇到问题让学生跳出常规框框进行思考、换个角度思考、逆向思考问题等.
4改革实验教学,营造创新氛围,培养创新能力
实验教学是物理教学实施创新教育的重要基础和手段,实验不仅对激发学生学习兴趣,提高实践能力具有不可替代的作用,而且也为学生创设创新氛围,培养创新意识、创新思维、创新能力,提高科学素质的有效途径.
当前实验教学普遍存在着只重视简单的操作练习.教材中的演示实验和学生实验,从器材、方法到表格设计都是按照规定好的步骤和方法进行实验,教师很少去引导学生思考和探索.有些学生在实验中只是依葫芦画瓢,根本不能领会实验的原理和思想.不利于学生创新思维的培养.因此,必须改革实验教学的方法.
例如,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?你还能设计其他测定当地重力加速度的方法吗?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.
在演示实验中,教师可以不拘泥于教材或教参的安排,进行一些创新设计,如可以将一些演示实验改为学生探索性实验.让学生选择器材、设计实验方法,在实验中发现问题和寻找解决问题的方法等等.例如,在进行“电路连接的基本方式”的教学时,给学生一块线路板,一只小灯泡,一只开关,两节干电池,导线若干,对他们说:“利用所给的仪器,你能使灯亮起来吗?并说说你所接电路的优缺点.”通过实验学生会把各种可能的线路都设计出来,并通过研究,最后会得出正确的结论,这样通过创设条件,让学生充分地动脑、动手、动口,发挥学生学习的主动性,从而激发学生的创造性思维,对学生创新能力的培养起着潜移默化的作用.在实验教学中,教师不失时机地对学生中标新立异的方法给予肯定、支持和帮助,鼓励学生大胆地猜想和独立地思考,并通过实验否定错误的假设或修正不完善的猜想,从而使学生解决问题的勇气、信心、毅力、科学的批判精神和创造力得到有效的培养. 总之,我们在教学中要努力创造条件,优化课堂结构.把培养学生的创新能力渗透到教育的全过程,只有这样才能激发学生的求知欲和创新能力.