物理作業的創新

每個學生身上都蘊藏著巨大的創造潛能，然而，學生到了初、高中階段，除了上課和應付課外作業外，幾乎沒有可供支配的培養自己創造性思維和創新能力的時間。學生對外界事物的好奇心、興趣、創造性靈感，幾乎全被“封殺”在繁重的課業中。學生對學習缺乏興趣，沒有主動追求的愿望。應試教育在造就了一大批考試高分者的同時，也降低了國家人力資源的創新潛力。在物理教學中，合理的作業布置是實施創新教育的重要途徑之一，學生通過科學的作業練習，掌握各種問題的分析和解決方法，培養創造性的思維能力。

一 增強作業的探究性，培養學生探究學習的能力

探究學習也稱發現學習，是指人通過對自然、社會現象或文字材料的觀察、閱讀，發現問題，搜集數據，形成解釋，并對這種解釋進行交流、檢驗與評價的過程。其目的在于培養學生的創新精神和實踐能力。學生的知識與能力不是依靠教師進行強制性灌輸與培養，而是在教師的指導下，主動探索、主動思考、親身體驗出來的。因此在物理作業教學中，要注重作業的探究性，防止學生成為缺乏創新意識、創新能力的解題機器。這類作業可以由老師根據學生實際情況和教學需要選不同層次的課題，指導學生進行探究，也可以由學生自主選擇課題自行探究。由于這類作業往往需要幾個學生合作，因此這類作業不僅培養了學生自主創新精神，而且也培養了學生的團隊意識。

例如：試設計一方案，要求人不過河，而要把一生雞蛋盡快地、安全地送到寬5米的小河對岸，且只能就地取材。為了增強學生的興趣，我把全班學生分成4組進行比賽。盡管這個問題并不是很復雜，通過積極思考，學生也想出了十多種方法，如：有的學生說把雞蛋放在網兜里，用漁竿勾著送到對岸；有的學生說把一空心管架在河上，讓雞蛋通過空心管滑到河對岸，有學生大膽地提出最快的方法是直接扔到河對岸……通過討論，大家一致認為直接扔過到河對岸最快，但難度最大，因為你要是把雞蛋直接扔到河對岸雞蛋就會破。這時我引導學生利用物理知識解釋蛋為什么會破，怎樣才能避免把蛋打破進行討論。最終利用動量定理成功地解釋了蛋被打破的原因，并想出了解決的方法即用水草包住雞蛋然后扔到河對岸，并通過實驗驗證了這一方法的可行性。這個小實驗于去年參加中央電視臺舉辦的“中學生異想天開”比賽，并獲得了一等獎。通過類似的小實驗、小發明，讓學生充分參與，培養了學生的創造性思維能力，激發了學生學習的興趣。

二 增強作業的開放性，培養學生的創造性思維能力

物理開放性問題是指條件多余、不足、不明確或答案不唯一等題目的討論以及根據題意，采用一題多變對習題的題設條件或結論進行適當改變、重組構造出一系列新題目，然后進行解答，讓學生體驗到創造性勞動的樂趣。

學生通常所做的題目條件完備、答案固定，這在學生發展思維、提高素質方面具有一定的局限性，易束縛學生的思維，形成定勢，對創新教育極為不利。因此在實施創新教育過程中，必須增強作業的開放性，適當合理地設計一些開放題來充實作業題。由于開放題往往存在多種可能性，這給學生提供了多角度考慮問題的機會，在求解答案的過程中，有利于培養學生思維的廣闊性、應變性、發散性、獨創性。在討論推斷可能的正確答案和最優解法時，使學生能進行創造性的復合思維。如電動勢為1.5v，內電阻為0.5Ω的干電池若干個，每個允許通過的電流為50mA，一個開關和一個總電阻為30Ω的滑線變阻器，試設計一個可對“8v、12w”的電燈供電的最佳電路，調節變阻器就能使電燈正常工作。這一題有多種解法，在討論、對比的過程中，學生加深了對知識的理解，拓寬了思路。

學生利用所學知識對題目進行加工，或自己構造新題，這不僅是一種創造性思維活動，而且充分調動了學生學習的積極性，體現了學生在學習過程中的主體地位。這可分為兩個層次：（1）將不同的基礎題提供給學生，讓他們以一定的方式重組，進行多題合一的訓練。由于學生參與了編題，編題后可能遇到各種問題。通過這種訓練后，學生在解題中善于抓住關鍵知識點，知道題目中給出條件的重要性，避免了解題中出現疏漏條件現象的發生。這是一個開放性問題，由于是學生出題，可能出現條件不足、物理過程不明確等問題。這就要求學生對每種可能存在的某些關系分別進行進一步的限制，從而使物理過程變得明確、具體。同時教師注意嚴格把關，把握知識難易程度，既保證起到培養學生創造性思維的習慣，使學生做到舉一反三，事半功倍，又保證學生能有高漲的學習熱情，不斷嘗試成功的喜悅，真正達到培養學生創新能力的目的。（2）根據所學知識結合日常生活自己編題。例如：在學習了有關“電功、電功率”的知識后，鼓勵學生利用相關知識結合生活實際進行編題，并求解。許多學生都編出了高質量的習題，如估算自己家中一天正常消耗的電量是多少？若家中可能出現漏電現象，該如何判斷？假如漏電，如何判斷漏電的方位等一系列與生活緊密聯系的問題。學生通過對所出習題的討論，加深了對知識的理解，同時也極大地激發了學生學習物理的興趣，開闊了學生的思路，使學生真正成為學習的主人。

三 增強作業的層次性，既面向全體學生，又注重發展學生的個性

創新教育既要重視全體學生的發展，也要關照個別學生的差異。因此，物理作業的布置既要著眼于全體學生，又要為那些有特長的學生留有足夠的發展空間。這就要求作業必須有層次性，才能適合全體學生，才能滿足知識基礎不同、智力因素各異的學生。容易的問題可使每位學生都能體會到成功的喜悅，而有深度的問題可以發展學生的潛能，使學生的特長、潛能得到充分的發展。具體的做法如下：首先從多角度對同一問題進行設問，設問要有梯度，使普通的學生能踏著階梯逐步探索，這種有梯度設問，可以幫助學生比較全面地認識問題，最終認清事物的本質，從而達到學習知識、培養能力的目標。其次，是設計“階梯形”的題組，根據教材內容的需要，精選不同層次的題目，由易到難，按照不同的能力要求排成題組。每組題集中體現某種物理規律，有針對性地設置知識、方法、能力的發展區，使思考能循序漸進，學生在每組題中都能體會到其中蘊含的物理規律，加深其對物理知識的理解。而對優秀學生，需要的不是教師的具體傳授，而僅僅是引導、指點。這樣的習題設置，既著眼于全體學生，又注意了學生個性的發展，適應了創新教育的要求。

四 增強作業的綜合性，既強化基礎知識，又提高創新能力

美國學者羅伯特古丁認為，跨學科知識是培養學生創新意識的關鍵因素之一。學科的交叉發展和相互滲透要求學生有開闊的視野和良好的角度去批判性和創造性地觀察、分析、認識和處理問題的能力，高科技創新也需要多學科全方位的人才，因此在物理作業教學中必須加強跨學科的綜合問題。例如2001年7月13日，北京申奧成功，提出“綠色奧運，人文奧運”，為了改善北京市大氣質量，有關當局提出了實施“綠色能源”的方案，光就是一種取之不盡用之不竭的清潔能源。

第一，若某家庭安裝了一臺采光面積為2m2，光熱效率為20%的家用太陽能熱水器，則每年能節省多少燃氣費？可少排放多少體積的二氧化碳？（設：液化氣的燃燒值為50KJ/g，市價為55元/kg。當地日照量為年平均7×107KJ/m2）

第二，光電管和光電池都能將光能轉化為電能，若用一光電轉化效率為20%的光電池，對一“2.0V、0.4W”的用電器供電，那么在1S內光電池需吸收波長為6.63×10-7m的光子為多少？（普朗克常數為6.63×10-34J·S）。

通過讓學生多做這類跨學科的綜合問題，不僅可以使學生把各學科的知識融會貫通，而且可以促使學生主動地把所學知識應用到實際生活中解決實際問題。學習知識是手段，教學的真正目的在于培養學生的創新能力。

總之，物理作業是物理教學的重要組成部分，也是培養學生創新意識和創新能力的重要途徑之一，只有將創新教育融入物理作業教學這一重要環節，我們才能培養出能適應知識經濟時代發展的高素質公民。

〔責任編輯：高照〕