以培養學生的創新能力為核心

宣鋒

摘要：培養學生的創新能力，是正在實施的物理新課程改革所要達到的核心目標之一。但在實際教學活動中，怎樣實現這個重要目標，還沒有現成答案，急需大家深入研討。在此提供一則新設計的教學實例，以便向廣大同行討教。

關鍵詞：培養；學生；創新；運動教學；新設計

雖然創新能力的內涵非常豐富，但鑒于高中階段物理教育的特殊性，創新能力的培養可以初步概括為以下四個方面：①

首先，要培養學生的問題意識，即對問題的敏感性。促使學生能夠看到常人看不到的問題。

其次，要培養學生的否定意識。對待前人的學說和理論，始終抱著“不唯上、不唯書、只唯實”的辨證唯物主義態度。

第三，要培養學生主動擴展思維視角，避免思維定勢，學會從多種角度考察同一問題。

最后，要培養學生不斷提高想象能力。

布朗運動是高中物理第十一章第二節分子熱運動里的主要內容。在傳統教學中，教師們一般把它當作陳述性知識看待，僅僅是中學生該了解的物理現象和物理史料。這樣處理，未免降低了它的教育價值。事實上，它對學生四個方面的創新能力培養都極有益處！

布朗運動的演示，采用黃釗老師提出的實驗方法②。器材有：玩具激光器、去掉內芯和底座的小白熾燈泡、細鐵絲彎成的燈泡支架、屏幕、含有花粉的花朵、一些水。

一、設置問題情境，培養問題意識

把燈泡固定在支架上，倒入一些水，把一朵花放入燈泡中，讓它漂在水面上。

師問：花處于什么狀態？原因是什么？

生答：受到大小相等的重力和浮力作用，處于靜止狀態。

老師取出花朵，摘下其一片花瓣。

師問：放入該花瓣，它在水中又處于啥狀態？原因是什么？（答：同上。）

老師取出花瓣。抖落一些花粉在燈泡里。

師問：花粉將處于什么狀態？原因是什么？

學生一致回答：受到大小相等的重力和浮力作用，處于靜止狀態。

老師在黑板處掛好屏幕，開啟玩具激光器，使激光束通過燈泡照在屏幕上。同時，關閉室內電燈，拉下窗簾，使教室盡量變黑。然后，調節玩具激光器、燈泡、屏幕三者之間的距離，使屏幕上花粉小點移動盡量清晰。（裝了水的小燈泡相當于凸透鏡）

師問：請各位同學仔細觀察，有否存在反常現象？是什么原因？

接下去安排足夠時間，鼓勵學生自由討論，充分發表意見。使學生深切體會對花粉的預測與實驗結果之間的尖銳矛盾。

二、培養多角度分析問題的能力

把學生想到的所有結論，不管其是否合理，都寫在黑板上。與此同時，鼓勵其他學生對這些結論做自由評論。

經過充分討論，多數同學認為花粉畢竟是生物體，可能具有某種生物活性，天然會不停地運動，正像精子能在水中游動一樣。有同學提議再用非生物體做實驗。

讓學生去凈燈泡里的水和花粉，換上新的水。用筆尖沾墨水后浸入燈泡里，仔細觀察屏幕，發現也有小點在移動。

也有學生提議用冷水做，發現小點還是在運動。

在討論過程中，學生往往會提出一些荒謬的答案，比如老師在運氣功等。此時，老師要耐心解釋，不要指責，以保護學生探究的積極性和自由發言的氛圍。

三、鼓勵學生敢于大膽否定現有結論

在上述的分析討論中，學生的根本性缺陷表現為：在堅信已學結論絕對正確的前提下來探討新問題，使探究的視角受到限制，也使探究的深度大打折扣。為此，必須鼓勵和引導學生們敢于作如下懷疑：

1、牛頓定律可能不適用于小顆粒物體的運動。

2、牛頓定律是適用的，小顆粒物體除受到重力和浮力外，還受到新的未知的力。該力在促使微粒運動。

3、牛頓定律是適用的，小顆粒物體受到的重力是不變的，但其浮力在不斷變化，導致微粒不停地運動。

這三點，都是對學生已掌握的科學結論——牛頓定律——的根本性懷疑甚至是否定。培養學生勇于作如上的懷疑和猜測，應是本節教學的重點。可為他們以后作出原創性的發明創造以很好的啟示。

需要強調的是，1、2兩點雖不能當場解答，但也應鼓勵學生提出來，因為它們代表二個基本的分析方向。

這里順便指出，教師自身普遍有這么一種不良心態：怕自己想到的和學生提出的問題沒有答案，不敢放手大膽地去追問。這是當前難以開展創新教育的一個重要原因！

初中時，學生學過阿基米德浮力定律。當花粉浸沒在水里，由于花粉體積和水的密度不變，認定花粉受到的浮力不變。這一思維定勢，嚴重阻礙了對布朗運動原因的探求。因此，促使學生認識到第3點的可能性并作為探索的方向，是教學的突破點。

四、通過類比聯想、形象思維找到可能的原因

老師提示學生：在日常生活中，有沒有見過類似的無規則的移動？

有學生回答：當電影院電影結束通過擁擠的大門時，人會不由自主地前后左右移動。

老師進一步提問：原因是什么？

生答：四周推動的不規則性。

師問：微粒的不規則移動是否有這種可能？

讓學生認真閱讀課本結論，充分想象和討論這種可能。

有學生提問：我們怎么也看不見分子在運動和碰撞啊？

師答：分子太小，肉眼看不見，同時速度也很快。

結論：布朗運動由分子的不規則碰撞引起。反過來，布朗運動實驗證明了分子不是靜止不動的，而是永不停息地做無規則運動。

課后思考：1、浮力的本質是什么？

2、大的物體為何不做布朗運動？

與傳統教學相比，本文對布朗運動這一節的教學目標、教學重點、教學過程作了較大的修改，使學生體驗了科學創新的多個環節，對學生創新能力的提高有著多方面的作用。當然，這樣的嘗試，難免還有不完美之處，請各位同仁不吝指教。

參考文獻：

[1]黃釗.玩具激光器在薄膜干涉和布朗運動實驗中的巧用，物理實驗，2005（1）

[2]王秀珍.實驗設計讓學生的思維張開翅膀[J].中學物理教學.2009（12）

[3]陳英水.創新思維培養策略的研究與實踐[J].中學物理教學.2009（09）