從質疑走向創新
——對高中物理課堂教學中學生創新素養培育的思考

鄔晨海

(上海市曹楊第二中學 上海 200062)

愛因斯坦曾說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要．因為解決一個問題也許僅僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步．”在物理教學中如何提升學生發現問題、養成多問一個為什么的習慣、學會質疑是提升學生創新素養的前提．很難想象，一個墨守陳規的人會具備創新素養．物理學發展史就是不斷對前人的觀念提出質疑，并在尊重實驗事實的基礎上建立起一個新的理論體系：沒有伽利略、牛頓的質疑就不會有經典力學；同樣，沒有愛因斯坦等大師的質疑就不會有近代物理的發展．人類對光的本性的認識過程就是不斷地質疑前人的觀點，并在實驗事實的基礎上建構起來的．在物理課堂教學的過程中提升學生的質疑能力是學生成為課堂教學主體的一個重要體現．如何在物理課堂教學中提升學生的質疑能力并在此基礎上發展他們的創新素養是一個值得我們深思的問題．為了培養學生的創新素養，筆者在高中物理課堂教學中進行了以下探索．

1 以巧妙的課堂教學設計引起認知沖突 引發學生生疑

新課引入的過程是課堂教學的一個重要組成部分，巧妙的課堂教學設計能引發學生的疑惑，引起他們的思考．以下是一節全電路歐姆定律的教學設計片段.

教師的問題：如圖1所示的電路中，電壓傳感器直接接在電源的兩端，我們把電壓傳感器所測量的、電源兩端的電壓稱為路端電壓．當移動滑動變阻器的滑片，電流傳感器和電壓傳感器的示數會有什么變化？

圖1 探究全電路歐姆定律電路圖

學生的回答：電流傳感器的示數發生變化，而電壓傳感器的示數保持恒定．

教師的引導：那么請大家按照實驗電路圖進行實驗，注意觀察兩個傳感器的示數．

學生的回應：學生對實驗結果大吃一驚，電壓傳感器的示數居然發生了變化！這是怎么回事？

學生并不是帶著一個空空的腦袋來到課堂，對于不少問題，他們心中早已有了自己的理解．對于高二的學生，部分電路的歐姆定律在他們的腦海里根深蒂固；實驗的結果是出乎學生的意料的，實驗的結果和學生的認知水平發生了強烈的沖突，極大地激發了學生的探究熱情，為學生進一步的探究設置了非常好的情境．

2 以開放的任務驅動 激發學生創新的熱情 使得學生樂于創新

隨著兒童的成長，好奇心變得越來越弱，問題變得越來越少，課堂變得越來越沉悶．對于這些現象，教師是不滿的，但大多數教師僅僅停留在抱怨上，其實，課堂氣氛的活躍程度很大程度上取決于教師的課堂教學設計．

沒有以多樣性、豐富性為前提的教學過程，學生的創新精神是不可能培養起來的．傳統的課堂教學大都是“教師講、學生聽、教師寫、學生記”的形式，課堂氣氛沉悶，學生缺少主動權，更談不上發展學生的創造性思維了，所以教師要落實如何從“教”的角度去喚起學生“學”的興趣，以學生活動為主線，充分體現學生的主體作用，讓每個學生參與教學過程，在參與的過程中，培養學生的創新精神．

高一教材第一章第G節的自由落體運動的教學設計為例，在進行本節課的教學內容之前，學生已經理解了勻變速直線運動的規律，初步學會了位移傳感器和光電門傳感器的使用，初中時曾接觸過打點計時器，在此基礎上要求學生設計實驗，研究自由落體運動的規律． 這是一個開放的任務，學生以小組為單位進行了初步的設計，并在此基礎上進行了交流：有的小組用位移傳感器得到自由落體運動的s-t圖像,有的小組用打點計時器研究自由落體運動在連續等時間內所發生位移的特點，也有的小組用光電門傳感器研究下落的高度h與對應的速度v之間的關系，通過任務驅動，有效地調動了學生的學習熱情并激發出他們的求異的熱情，提升了學生創新的動力．本節課教學知識目標的落實不是本課的重點，而實驗方案的設計、實驗數據的采集及數據的分析和處理能力是本節課的重點和難點，而開放式的教學設計給學生提供了一個廣闊的舞臺，給學生的創造性活動提供了一個寬廣的舞臺．在高中物理的教學過程中，我們應該選取合適的教學內容，開展研究性學習，學生親身經歷探究的過程，體驗創新的艱難、合作的重要以及成功的喜悅．對于學生的新想法、新做法，教師應該給予積極的評價，使得學生樂于創新．

3 以小課題為載體拓展質疑空間 開展研究性學習

牛頓第三運動定律的常見表述是：相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上．在復習了牛頓第三定律的內容后，教師提出了如下的疑問：如圖2所示，磁鐵對導線的作用力F的作用點在導線上，那么，導線對磁鐵的作用力的作用點在哪里呢？問題一經拋出，教室里頓時熱鬧了起來，如果作用點在磁鐵上，那么作用力和反作用力就不在一條直線上了！牛頓第三定律出錯了！？學生們居然敢于質疑權威了！無論結果如何，敢于質疑權威，學生們還是感受到了那份激動．針對上述疑問，請學生設計方案回應上述質疑．

圖2 探究磁鐵與導線間的作用

圖2是一組學生的設計方案，如果作用點在磁鐵上，根據力矩平衡分析可知，T1和T2應該都增大；如果作用點和F共線，T1應該減小，T2應該增大．學生去實驗室進行實驗，由于磁鐵受到電流的作用力很小，力傳感器的讀數變化不容易觀察到．

實驗沒有達到預期的結果，學生很沮喪，但是并沒有就此放棄，他們優化實驗方案，通過杠桿結構，將繩子中的拉力T1放大為T3，T2放大為T4，如圖3所示．當學生通過實驗觀察到T3減小、T4增大時，那種興奮，那份喜悅無以言表，原來，作用點可以在物體之外的！牛頓第三定律是經得起考驗的！通過上述小課題的研究的經歷，極大地提升了學生學習物理的熱情．敢于質疑，并在質疑的基礎上調用自身的物理知識儲備進行科學研究，體驗到科研的不易，失敗后的不放棄，在終于看到實驗結果后體驗到成功的喜悅，感受到牛頓第三定律簡潔之美．

圖3 學生設計的方案

4 以學生主動質疑為目標 讓學生由“被引導質疑”向“自主質疑”轉變

教師在教學中不僅要引導學生質疑，更要讓學生在教師的引導下逐步過渡到自主質疑．這樣學生才能走向創新的境界．德國心理學家戈特里弗德·海納特說過：“創造力意味著從復述和反映式的狹隘思維活動中解放出來，向靈活性、自發性、獨立性方向發展．”為此我們在教學中必須教給學生質疑的方法，培養學生質疑的思維習慣．我們可以教給學生以下質疑方法.

(1)因果質疑

這是最常用的一種質疑方法，就是讓學生對每一個現象都要問一問“為什么”，最典型的事例就是“牛頓的蘋果”，看似天經地義的事實，沒有人去思考為什么，而牛頓卻問自己：這是為什么呢？而這一質疑最終促成了萬有引力定律的發現．

(2)比較質疑

比較同一物體的不同部分或不同物體、不同現象之間的異同等，常常能提出具有獨特性的問題．比較的類型主要有類比和對比，有橫向比較和縱向比較．通過類比能發現事物之間的共同點，如力學中的萬有引力定律和電學中的庫侖定律在數學形式上的高度相似促成了人們構建了微觀世界的形態：原子的行星結構模型；通過對比能發現事物之間的不同點：繞恒星公轉的行星和繞核旋轉的電子，它們既相似又不盡相同，行星的運行軌跡是確定的，而電子的軌道卻是出現電子的概率高的空間，是一種統計規律；通過橫向比較可以找到事物彼此的異同；通過縱向比較可以找到事物的前后變化，通過比較，就可以更加全面地看問題．

(3)反問質疑

正面的問題反過來又會怎樣呢？在學習左手定則時，教科書上是這樣表述的：伸開左手，使大拇指跟其余4個手指垂直且都跟手掌在同一平面內，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向電流方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中的受力方向．教科書只是在課程標準的要求下做了限定，做了簡化，如果電流和磁場方向不垂直呢？課本上的左手定則所描繪的手形是做不出來的，四指和電流方向一致、磁感線垂直穿過手心，二者不可得兼，那么此時安培力是否存在呢？如果存在，安培力方向又該如何判斷呢？一個問題剛剛解決，一個新的問題又出現了，人們就是在不斷的提出問題、解決問題的過程中得以成長．

讓學生經常換個角度思考，必然能提出各種不同的問題，因此教學中教師可以引導學生逆向思維，從問題的相反方向深入地進行探索，但教師啟發學生逆向思維要準確揭示內涵，要合乎情理，不能隨意求異，隨意逆向．同時強調思維要立意求新，但不能脫離實際．

(4)聯系質疑

找出一種現象與另一種現象的外在的或內在的聯系，從而揭示出事物之間的變化規律，促進學生對所學知識的深化理解，達到培養學生創新素養的目的．

在引導學生質疑探索的過程中，要十分注意分析、比較、抽象、概括，經常在這方面進行訓練，學生的學習才會變得主動，真正成為教學的主體，使其逐步具有探索意識和創新精神．

5 以學生為課堂教學的主體 營造民主的課堂氛圍 使學生敢于質疑 勇于創新

在課堂教學過程中，需改進師生關系，教師應將自己的思維還原、稚化，站在學生的角度看問題，做到大智若愚．現實的課堂中，教師往往對所教的內容已經成竹在胸，其結果就是：教師越“聰明”，就會感覺學生“越笨”，師生缺乏共同的話語體系，造成了“巧娘拙女”的結果．

在課堂上，當學生的思維活動或結論超出教師的設計期望軌道時，教師應鼓勵學生大膽提出自己的想法，而不是強行把學生的思維納入自己的思維模式之中，用自己的結論束縛學生的創新思維，更不能用粗暴的方式來中斷學生的思維過程．對待學生質疑、創新的精神要精心培育、百般呵護，營造良好的氛圍.否則，課堂勢必逐步喪失活力，質疑、創新就會離我們越來越遠．

泰勒教授是楊振寧的老師，是一名教授，他講課總是“留有余地”，讓學生講，泰勒的新見解非常多,喜歡和別人討論, 即使是不成熟的想法也常常與學生們討論．或許，正是由于這種教學方式，使得他的學生們有更多的機會思考、質疑、交流、創新，真正做到青出于藍而勝于藍，這不正是我們的教育所追求的嗎？

聞道有先后，術業有專攻，教師不必一覽眾山小．換位思考是我們必須做的，尊重學生不是句空話，教學過程中教師應該學會傾聽，想學生所想，當師、生的“頻率”近了，具備了共同的話語體系，那么距 “共振”也就不遠了，此時，學生的思維被“激活”，敢于質疑教師，敢于質疑書本，敢于表達自己的見解，或許此時學生已經具備了一定的創新素養了．