在物理教學(xué)中引入創(chuàng)新教育思想的嘗試

摘要：本文以物理教學(xué)中教師引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生問題、解決問題的教學(xué)兩個(gè)實(shí)例，展示培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)精神的方法。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新教育；教學(xué)探究；問題

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2008)10(S)-0035-3

創(chuàng)新教育是素質(zhì)教育的核心，創(chuàng)新能力是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代評(píng)價(jià)人才的最高標(biāo)準(zhǔn)。要讓學(xué)生適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)，成為新時(shí)代的人才，就要在教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新教育思想的熏陶。下面我以兩個(gè)物理教學(xué)實(shí)例談?wù)勗谖锢斫虒W(xué)中引入創(chuàng)新教育思想的嘗試。

1 “描繪小電珠的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的教學(xué)

高中《物理》（人教版#8226;必修）第二冊(cè)有一個(gè)“描繪小電珠的伏安特性曲線”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)單，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前已掌握歐姆定律理論知識(shí)和伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)技能，但筆者認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)有很多值得探究之處，下面就以學(xué)生實(shí)驗(yàn)為例談?wù)勅绾卧谛抡n程標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)施創(chuàng)新教學(xué)。

實(shí)驗(yàn)課開始，我提出課題“如何來描繪小電珠的伏安特性曲線，即小電珠的I-U圖像？”因?yàn)閯倓倢W(xué)過歐姆定律和用I-U圖來描述導(dǎo)體的電阻，所以對(duì)這個(gè)提問同學(xué)們的思維很活躍，產(chǎn)生了自主“設(shè)計(jì)”解決問題的欲望。

接下來我把同學(xué)分成三人一組，讓他們根據(jù)課題和各自具備的知識(shí)互相討論，產(chǎn)生初步的構(gòu)思，然后讓他們?cè)谝欢ǖ臅r(shí)間內(nèi)選擇實(shí)驗(yàn)儀器，連接成能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟⒎蠈?shí)驗(yàn)原理的電路。我則適時(shí)指導(dǎo)，糾正他們的錯(cuò)誤接法。我發(fā)現(xiàn)除少數(shù)同學(xué)接不好外，其余同學(xué)產(chǎn)生了兩種具有代表意義的方案，這兩種方案的電路圖如圖1、圖2。顯然，圖1與課本中設(shè)計(jì)的電路完全相符，而圖2不符，于是我快速地思索著：方案2有沒有實(shí)驗(yàn)原理錯(cuò)誤？能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模繛槭裁磿?huì)有同學(xué)產(chǎn)生這種方案？我發(fā)現(xiàn)原理沒有問題，理論上能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模滩闹唤o出圖1方案。此時(shí)我是幫助圖2方案的同學(xué)糾正電路圖讓他們都采用圖1電路，還是鼓勵(lì)他們按照自己的想法做下去，并通過最終的數(shù)據(jù)確定哪個(gè)“設(shè)計(jì)”最佳呢？

第一種選擇需要老師多花時(shí)間來幫忙學(xué)生統(tǒng)一方案，然后按照備得計(jì)劃組織學(xué)生實(shí)驗(yàn)，但明顯這是重知識(shí)、輕方法，重操作、輕思維，重結(jié)果、輕過程，顯然不利于學(xué)生創(chuàng)造潛能的開發(fā)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。當(dāng)然，在授課中自己一直嘗試以探索、追求物理規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為中心，以學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展為根本，強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)方法的學(xué)習(xí)、探究精神的培養(yǎng)和自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，我決定采用第二種選擇。同學(xué)們顯然對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚的興趣，在我的指導(dǎo)下，認(rèn)真觀察記錄數(shù)據(jù)。下面列舉兩組有代表性的數(shù)據(jù)：

在觀察現(xiàn)象和采集數(shù)據(jù)的過程中，教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)。雖然學(xué)生在理論學(xué)習(xí)時(shí)運(yùn)用演繹推理，能夠得出物理定律和規(guī)律，但容易感到枯燥乏味。因此，對(duì)于這些數(shù)據(jù)教師切不可只簡(jiǎn)單地讓學(xué)生作出I-U圖，并由圖像得出規(guī)律：金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。相反，我們可以通過該實(shí)驗(yàn)讓同學(xué)們掌握幾種科學(xué)方法：列表法、圖像法、比較法等。于是，我引導(dǎo)同學(xué)們思考以下兩個(gè)問題：對(duì)比以上兩個(gè)表格的數(shù)據(jù)，兩種方案各有什么特點(diǎn)和不同之處？以上兩種方案的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出I-U圖，有何不同？在這兩個(gè)形象具體的問題引導(dǎo)下，學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)了兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)：方案1的電壓電流讀數(shù)范圍廣，分布也較均勻；而方案2的電壓、電流讀數(shù)范圍要小得多，利用多媒體投影的I-U圖像分別如圖3、圖4，對(duì)比圖像更加直觀地看出：本實(shí)驗(yàn)中方案1顯然要優(yōu)于方案2，因此教師這時(shí)可宣布方案1為本實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)方案。

至此，為了使同學(xué)們探究的更深入，我決定帶領(lǐng)同學(xué)們利用數(shù)學(xué)推理讓他們清楚這兩種電路的性能差異以及如何選取連接方式。

兩種設(shè)計(jì)方案電路的性能差異比較：

我先告訴同學(xué)們圖1的電路為滑動(dòng)變阻器的分壓式電路，圖2的電路為滑動(dòng)變阻器的限流式電路，然后利用歐姆定律公式和電路分析得出兩種電路的性能差異比較見表格3：

如何選取兩種電路連接方式？

由以上的分析可看出，分壓電路調(diào)節(jié)范圍大，當(dāng)在Rx需要從零開始測(cè)量或者Rx比滑動(dòng)變阻器的最大值R大很多時(shí)，應(yīng)采用分壓式。當(dāng)Rx比滑動(dòng)變阻器的最大值R小，甚至小很多，又不需要從零開始測(cè)量時(shí)，一般采用限流式，因?yàn)橄蘖麟娐愤B線簡(jiǎn)單，電功率損耗小。

在實(shí)驗(yàn)的最后，可以鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，并啟發(fā)他們思考：兩個(gè)方案都是使用安培表外接法，那么外接法帶來的誤差是偏大還是偏小？如果采用安培表內(nèi)接法呢？這些問題有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和科研方法。

一節(jié)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)課，變成了幾節(jié)課。但是，無論從知識(shí)上還是能力上同學(xué)都受益匪淺。這符合新課程的理念即讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法。

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2 “熱力學(xué)第二定律”理論教學(xué)

在講授《熱力學(xué)第二定律》時(shí)，有學(xué)生提出：熱力學(xué)第二定律告訴我們，機(jī)械能可以100%地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能卻不能100%地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。長(zhǎng)此以往，地球上的機(jī)械能豈不是呈普遍耗散的趨勢(shì)，而內(nèi)能卻越來越大，地球上的溫度豈不越來越高？將來我們的家園豈不是要?dú)纾康厍蛏系臏厥倚?yīng)是不是與此有關(guān)……學(xué)生的這一連串的問題，令人欣喜。的確，物理學(xué)知識(shí)很多，定律公式也很繁雜，對(duì)大多數(shù)同學(xué)而言，物理學(xué)的具體知識(shí)和定律公式他們忘的較快，但是物理學(xué)帶給他們的實(shí)驗(yàn)探究精神、科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力也許會(huì)影響其一生。于是我針對(duì)學(xué)生的提問告訴他們?cè)跉v史上確實(shí)有人提出過類似的問題和學(xué)說——宇宙“熱寂說”。接下來我引導(dǎo)學(xué)生去查尋熱力學(xué)第二定律的發(fā)展史，這些歷史本身也是一個(gè)產(chǎn)生問題、發(fā)現(xiàn)問題、探索問題和解決問題的過程。

學(xué)生通過查閱《物理學(xué)史》、《人文物理》等書刊，并利用網(wǎng)絡(luò)搜索了解到宇宙“熱寂說”及其產(chǎn)生過程：1867年，克勞修斯指出：“宇宙越接近于其熵為一最大值的極限狀態(tài)，它繼續(xù)發(fā)生變化的機(jī)會(huì)也越減少，如果最后完全到達(dá)了這個(gè)狀態(tài)，也就不會(huì)再出現(xiàn)進(jìn)一步的變化，宇宙將處于死寂的永遠(yuǎn)狀態(tài)。”這就是所謂的熱寂說。這個(gè)理論和學(xué)生的疑惑是一致的。由于“熱寂說”在感情與理智上給人以強(qiáng)烈的沖擊，克勞修斯同代的人群起而攻之，但是很多意見都被他駁倒了。那么，熱寂說的癥結(jié)究竟在什么地方呢？顯然熱寂說把宇宙看作是一個(gè)靜態(tài)的孤立系統(tǒng)，而實(shí)際上宇宙是一個(gè)什么樣的系統(tǒng)？學(xué)生通過在課外查找關(guān)于宇宙膨脹理論和相關(guān)的天文科普資料認(rèn)識(shí)到宇宙是一個(gè)動(dòng)態(tài)的膨脹系統(tǒng)，按照大爆炸理論，宇宙在不斷地膨脹。物理學(xué)者們利用熱力學(xué)知識(shí)可以推知，即便是宇宙初期各種物質(zhì)的溫度一樣，隨著宇宙的膨脹，粒子和輻射的溫度也將出現(xiàn)差別，而且越來越大，所以宇宙永遠(yuǎn)也達(dá)不到平衡態(tài)，即熱寂狀態(tài)，宇宙呈現(xiàn)在人們面前的始終是生機(jī)勃勃的現(xiàn)象。盡管“熱寂說”被推翻，但正是這種問題的爭(zhēng)論引發(fā)了人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。

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3 結(jié)論

愛因斯坦曾說過：探索真理比占有真理更為可貴。顯然學(xué)生產(chǎn)生問題比解決問題更重要。課堂教學(xué)的目的是讓學(xué)生帶著問題來，帶著問題走，不能把課堂作為問題終結(jié)處。作為教師應(yīng)該在課堂教學(xué)中多創(chuàng)設(shè)問題情景，讓學(xué)生帶著問題去探索發(fā)現(xiàn)知識(shí)。

(欄目編輯羅琬華)