高中物理教学如何培养学生的创新能力

“物理学是一门基础自然科学,它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。随着人类对物质世界认识的深入,物理学一方面带动了科学和技术的发展;另一方面推动了文化、经济和社会的发展。经典物理学奠定了两次工业革命的基础;近代物理学推动了信息技术、新材料技术、新能源技术、航空航天技术、生物技术等的迅速发展,继而推动了人类社会的变化”(高中物理新课程标准)。新的高中《物理课程标准》的颁布是落实教育部 《面向21世纪教育振兴行动计划》,实施“跨世纪素质教育工程”的重要步骤。它是规范我国物理教育的法定文件。结合新课程理念,下面笔者就对普通高中物理教学中学生创新能力的培养进行粗浅地分析。

创新能力是指运用一切已知信息产生某种新颖、独特、有社会或个人价值“产品”的能力。创新教育追求在德、智、体、美全面发展的基础上,激发和培养学生的创新精神和创新能力。学生创新能力的培养是我们当前素质教育的重要内容,创新意识、创新能力和实践能力是当前教育所要追求的目标,知识经济将在21世纪成为主导经济,一个拥有持续创新能力和大量高素质人才资源的国家,将具备发展知识经济的巨大潜力。江泽民同志1995年在全国科学技术大会上指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。如果自主创新能力上不去,一味靠技术引进,就永远难以摆脱技术落后的局面。一个没有创新能力的民族,难以屹立于世界先进民族之林。”唯有掌握了充分的物理知识,才有创新技术的基础。物理对很多学生来说是一门很难的基础学科,在高中物理的教学中确实有着不少对学生的理解能力要求较高的知识。新课程理念下的物理创新教学所要求的能力,不再仅仅是对知识的记忆、理解、应用能力,而是对已有知识的整理和重组能力,对未知知识的探究和发现能力。要发现和运用作为事物内部深层次的,本质联系的规律,就必须具备创新的认知才能。培养学生的创新能力,笔者认为可以从以下几方面做起:

一、培养学生的观察能力

敏锐的观察能力包含两层意思,其一是观察时能迅速做出反应,能发现常人所不能发现的问题。其二是细致,即能明察秋毫,能关注常人极易疏忽的细节,能找出常人不易留心的奥秘。观察是信息输入的通道,是思维探索的大门。敏锐的观察力是创造思维的起跑器。可以说,没有观察就没有发现,更不能有创造。一切科学的新发现、新规律,都是建立在周密、精确、系统的观察基础之上的。物理学是一门以观察、实验为基础的学科,通过观察现象和各种实验活动,可以激发学生的学习兴趣。教师要培养学生科学的思维方法和实事求是的科学态度。首先要使学生明确观察对学习物理的重要性,在实际教学中可通过物理学家细心观察和认真思考身边的现象以超人的意志战胜生活和工作中的重重困难,而发现重要规律的例子来教育学生。如发明家爱迪生为了寻找适合做灯丝的材料经历了一次又一次的失败,但他并不退缩,功夫不负有心人,最后终于成功了;居里夫人,克服早年生活的困难、中年丧偶的悲痛,在逆境中奋斗不息,以顽强的毅力为物理学做出了巨大的贡献。这些都是中学生学习的典范,教师应善于利用这些榜样激发学生不怕困难、勇于创新、献身科学的意志。告诉学生他们都是在生活中细心观察,并且坚持不懈才取得的成功,学生可以在这些科学家身上学习到细心观察,力克困难的精神。其次,学生的观察还要有目的性。有人把“看”和观察画等号。其实,“看”并不就是观察。有意识、有目的地“看”,才是观察。为什么有的人随时随地都能发现一些令人深思的东西,有的人却漫不经心,视而不见呢?原因就在于对周围的事物,前者是在观察和思考,而后者只是看看而已。只有有目的地观察并思考,才能观察细致,才能抓住主要的东西,才能去伪存真,才能减少观察的盲目性和偶然性。如何发现隐藏于资料背后的自然规律,这是一门高超的艺术。实验和事实,只表明了事物的表面现象,我们必须通过观察才能揭露事物的本质。把事实和思维观察结合起来,是一切科学家共同具有的卓越才能,从现在起,教师就要有意识地培养学生这种观察能力,为提高学生运用物理的能力打下基础。

二、培养学生的想象能力

想象,作为一种直观的、形象的思维,它和抽象思维一样,是创造性思维的重要组成部分。因此,在以创造性思维能力为核心的创新教育过程中,必须重视对学生想象能力的培养。中学物理的规律,多是从事实出发经过分析、归纳、总结出来的。学生抽象思维能力不强,他们理解物理规律特别需要有充分的感性材料作基础。没有能够把有关的现象与现象之间的联系鲜明地展示出来的实验或学生日常生活中所熟悉的事例为基础,势必会造成学生学习上的困难。法国作家雨果说过:想象就是深度,没有一种精神机能比想象更能自我深化、更能深入对象,这是伟大的潜水者,科学到了最后阶段,便遇上了想象。凡尔纳也曾说过:只要世界上有人能够想象得出来,就一定会有人将想象变成现实。他的说法已经得到了有力的验证。比如,电话、电视、飞机、火箭等等,都是人们受到某种启发或看到某种现象,从而产生想象,在大脑里构建蓝图,然后通过艰苦地努力和尝试实现的。在人类文明的进程中,每一个脚印都蕴含着想象的火花,每一点成功都闪烁着创造的光芒。在教学中,教师要充分挖掘利用学生的想象力,让新知识在学生大脑中找到着陆点,让它与原有的知识结构融合起来,形成新的知识体系。同样,想象也可以让思维得到延伸,它能对问题的结果、判断进行大胆的猜想、预见,然后再通过试验、推理进行验证。培养学生的想象力,首先要创设融洽的课堂气氛,和谐的学习氛围,促使学生充分发挥想象,让他们尽情地思考。其次,运用科学想象题,让学生启发想象,培养学生的抽象思维能力。在物理教学中,有意识地设计一些与教学内容有密切联系的科学想象题,引导学生进行讨论,是激发学生学习兴趣,拓宽学生思维和知识面,提高学生推理和知识外延能力,培养学生勤思探究好习惯的有效途径之一。培养学生的想象能力不只有这些方法,教师在教学中可以因时、因地、因人制宜,运用恰当的方法使学生充分发挥想象学习物理知识。

三、培养学生的“奇怪”思维

物理学科对学生的思维能力有较高的要求。在上课时我们经常会发现这样的现象:同样在课堂内听课,学习某一物理知识,但在解题时,学生总会有不同的解题方法,有时那种解题方法还是课本上没有的,老师也没见过的,这就是学生的“奇怪”思维。学生在分析某一现象或某一过程时,其思维活动的方法具有所谓的“多样性”特征,这实际上是思维活动的复杂性所决定的。在高中阶段学生学习物理时则由于所涉及到的问题相对较为复杂,而对思维方法的“多样性”提出了较高的要求。然而有的学生因为有了以前的学习基础,常常会出现“思维定势”现象,思维定势是指学生运用掌握的知识,形成了一套切实有效的分析解决问题的推理方式和方法,变成了学生的一种思维模式。教师应该努力培养学生的“奇怪”思维,让他们多想,多做,多创新。

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