淺談物理教學中學生創新能力的培養

鄭桂亮

摘? 要 作為與生活有密切聯系的物理學科，應當培養出具有創新能力的學生。任課教師在理論教學中應重視物理研究方法的傳授，在實驗教學中重視研究思路的掌握，以第二課堂活動為契機，讓學生認識到所學的理論知識和規律是無時無刻不在發生的，以激發學生興趣，進而實現培養學生創新能力的目的。

關鍵詞 物理教學;創新能力;創新意識;創新品質;實驗;第二課堂

中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）03-0123-03

0 前言

創新就是首先提出新思路，再采取新方法，最后運用思維能力進行發明革新。物理學科是一門自然科學，是人類通過對自然界的探索和大量實驗，總結規律而逐漸提煉形成的認知。物理知識與生活現象密切相關，其創新教育的重點是通過豐富的實驗教學和理論邏輯思維培養，激發學生想象力和好奇心，用理論和實驗的結合、課堂與生活的結合，以及授課教師的課堂組織形式來激發學生興趣，將課堂知識沉淀到生活中去，從而使學生擁有大膽的冒險精神和終身學習的欲望。

自然科學的學習與生活聯系是非常緊密的，生活中的各種事物都可以找到所學知識的影子，所以說，源于生活并服務于生活的物理教學在日常生活中顯得極為重要。培養具有創新意識、創新能力和創新品質的高素質人才是物理學科的職責所在，培養學生根據生活現象及本源進行創新的能力，自然成為物理學科教師義不容辭的責任。那么，如何在物理學科教學中培養學生的創新意識、提升學生的創新能力呢？筆者認為應從五方面入手。

1 激發學生創新興趣，誘發創新動機

就某個體的學習成長來說，自己真心想學的東西才能形成自己的知識體系，不管是通過外因灌輸的形式形成的學習興趣，還是自發的學習興趣，都得是自己主觀能動性下通過沉淀形成的知識體系。哲學上講，外因是通過內因起作用的。所以，如何利用興趣將創新的外因轉為內因？物理教學主要教授物理知識和方法，這就要求物理學科教師努力創設良好的教學環境，使學生產生濃厚的興趣和愛好。就物理這門自然科學而言，單純的理論學習是不夠的，需要有相應的實驗來加深學生對物理的認知和理解。在理論學習中，教師可以在教學內容中穿插科學家發明創造的故事，增加物理實驗在課堂中所占的比重，通過充分利用課外閱讀材料、科學地制作教學用具和教學課件等方法，使學生切實對物理知識有所理解和認知，從而誘發學生的創新動機。

如在講授大氣壓強這一概念時，因理論知識非常抽象，筆者就通過精心設計演示實驗來講解這個知識點。首先，筆者為引起學生的好奇心，用紙蓋住杯子，然后問：“如果我把水杯倒過來，紙會掉下來嗎？”有人說會，有人說不會，意見不統一。于是，筆者把水杯倒了過來，紙片沒有掉下來。然后，筆者因勢利導，繼續發問：紙片沒有掉下來，是不是受到了什么作用？學生一定會聯想到力。再問：這個力的方向是怎樣的？學生聯想到力的方向，把力的三要素回顧了一遍。又問：是誰施加了這個力呢？問題提出后，筆者沒有馬上為學生揭曉答案，而是和學生共同完成了馬德堡半球實驗。筆者將兩個空心的半球合在一起，用抽氣筒把球內的空氣抽出來，然后請班內公認的力氣最大的學生來往兩邊拉。在同學們的關注中，兩名學生費了九牛二虎之力也未能將半球拉開。隨后，筆者擰開半球上的通氣管，嘶嘶聲響過后，請一位弱不禁風的女生上來，結果輕輕一拉，兩個半球很輕易就分開了。就這樣，筆者通過兩個實驗，啟發引導學生認識到大氣具有壓強，而且大氣壓強在任何方向都存在。

在實驗過程中，教師對學生的探索給予肯定、鼓勵和引導，就能更好地激發學生的學習興趣和熱情。此時，如果教師抓住時機，引導學生繼續思考：日常生活中還有哪些現象能證明大氣壓強的存在呢？學生就會充分挖掘生活中自己看到的、經歷過的現象來進行驗證：喝奶茶時，用吸管能把杯內的奶茶吸出來;用嘴吸鼓起來的塑料袋，塑料袋就會癟下去……通過探索和發現實驗和自然現象，激發學生的好奇心，培養學生學習物理的興趣，可以極大地激發學生的創新意識和動機，為更好地掌握物理打下堅實的基礎。

2 鼓勵學生善于觀察、敢于想象，培養學生的創新意識

善于觀察、敢于想象是創新的前提，只有敏銳地觀察才能隨時捕捉自然現象，理解所學的知識是自然界中無時無刻不在發生的，才能從中發現和提煉，才能有所突破。

2 000多年前，古希臘科學家阿基米德在洗澡時，由澡盆溢水找到了解決王冠之謎的方法，從而總結和提煉出著名的阿基米德定律;瓦特通過水蒸氣頂起壺蓋的現象，創新發明了蒸汽機;法拉第根據電生磁的現象逆向思考，通過不斷地實驗發現了磁也能生電;波義耳觀察到落入鹽酸溶液中的紫羅蘭花瓣變成紅色，發明了化學上用的指示劑……古今中外無數科學家發明創新的事例都能證明，生活中認真細致地對自然現象進行觀察研究，并展開豐富想象，不僅能形成和加深對自然科學的認知，更能在探索中激發創新意識。

例如，在講“光折射”這節課時，筆者讓學生對比開窗和透過窗玻璃觀看窗外景色的差異，隨后拿出一個透鏡慢慢靠近窗對面的白色墻壁，隨著透鏡與窗玻璃之間距離的慢慢變化，窗外景物在墻上成像越來越清晰。看到學生的表情由不解到驚奇直至目瞪口呆，筆者不失時機地說：“上節課我們已經知道光在同種均勻介質中沿直線傳播，大家思考一下光通過我手中的透鏡還會是這樣傳播嗎？”學生議論紛紛：“老師玩魔術！”“這可不是玩魔術，是光傳播的問題。”“不會，如果仍沿直線傳播，就會像透過窗玻璃一樣，不可能有圖像。”……這樣一節課下來，學生邊思考邊觀察，邊觀察邊思考，在實驗和現象中切實檢驗到了理論知識。這樣一來，學生的學習過程就不再是簡單的接受和被動記憶，而是真正變成在探究和創新活動中不斷自我激發和主動認知，從被動學習轉變為主動學習。

3 加強實驗課教學，培養學生的創新品質

“實踐是檢驗真理的唯一標準。”這是非常科學的一個方法論。所以說，物理實驗對于物理學的學習和認知具有重要意義。物理實驗在培養學生的創新意識和創新能力方面有著獨特的作用，教師適時引導學生結合實驗觀察過程，激發思維活動，從中發現和提煉總結規律，實現由感性認知向理性認知的飛躍。在這個過程中，學生通過動眼、動腦、動口、動手，使各種能力都能得到訓練。世界上許多科學家發明創造都是通過無數次的實驗，從無數次的失敗中獲得成功的，可見，實驗動手能力是一項非常重要的創新素質。

物理史上著名的“伽利略的自由落體實驗”就是一個這樣的典型實驗。亞里士多德這樣告訴人們：質量大的物體比質量小的物體下落得快。對此，人們深信不疑。伽利略卻大膽地向這一觀點提出挑戰，他從比薩斜塔上同時扔下一輕一重兩個物體（相同材料的大小兩個鐵球），結果大家看到的是兩個物體同時落地。伽利略向世人展示了可貴的“尊重科學，不畏權威”的精神。

再如，1851年，法國著名物理學家傅科為驗證地球自轉，當眾做了一個實驗，用一根長達67 m的鋼絲吊著一個重

28 kg的擺錘（擺錘直徑0.30 m），擺錘的頭上帶有鋼筆，可觀測記錄它的擺動軌跡。傅科的演示說明地球在圍繞地軸旋轉。在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時針方向，30小時一周期;在南半球，鐘擺應是逆時針轉動;而在赤道上將不會轉動;在南極，轉動周期是24小時。這一實驗裝置被后人稱為傅科擺，也是人類第一次用來驗證地球自轉的實驗裝置。該裝置可以顯示由于地球自轉而產生科里奧利力的作用效應，也就是傅科擺振動平面繞鉛垂線發生偏轉的現象，即傅科效應。實際上這等同于觀察者觀察到地球在擺下的自轉。

這兩個實驗在當時非常出名，引起很多人的興趣，現在提起來都津津樂道，做成個小實驗，既好看又好玩，一下子就能將學生的興趣吸引到物理科學上來了。再做一個反駁自由落體的實驗，同一個紙片自由落體和把這個紙片團成一個紙團自由落體，兩個相互對比觀察現象，直接就反駁了亞里士多德的理論。抽象的理論知識可以幫助學生通過實驗來理解和學習，從而提高他們的實踐動手能力;引導學生從自己的生活中發現規律，提高他們的創新能力。

4 重視物理研究方法的教學，培養學生良好的思維品質

思維是創造的核心。批判性思維的重點就是敢于說不，敢于質疑權威、挑戰權威。敢于懷疑一切不同的思維方式，能使人發現先哲的遺漏和錯誤，從而獲得科學的進步。從相反的方向來思考分析問題，能使人超越常規、打破習慣，從另一角度找到問題的最佳解決方案。而發散思維能使人全面地認識事物，使人們從不同層面、不同角度全面地對事物進行認知和探索，從而準確地把握事物的本質和規律。課堂教學是培養學生創新思維的主渠道，通過加強物理研究方法的教學，引導學生積極思維、深入探討，啟發學生通過提煉、總結來做結論、下定義;充分組織學生運用不同的方法、不同的思路，從多方面、多角度、多層次思考問題;把學生從單一的思維模式中解脫出來，培養學生探索問題的敏感性、靈活性、深刻性和獨創性。

5 以第二課堂活動為契機，培養學生的創新能力和創新意識

第一課堂是教師主導的以教為主的教學模式，雖一直在改革并提倡主動學習的模式，但總體而言仍是教師主導。第二課堂活動是學生在教師的簡單指導下進行，所以教師要積極組織學生開展小發明、小創造等活動，培養學生的專利和出版意識。申請專利和發表出版是體現創新能力的兩種重要社會形態。任何發明創造和科學理論只有得到社會的廣泛認同，才會轉變為更為強大的現實生產力。申請專利和發表出版可以推動人們不斷創新，這兩種強烈的意識會讓人自覺地、經常地關注自己身邊的偶然，從而發現更多的創新機會。在物理教學中，以第二課堂活動為契機，通過下列幾項措施可以更好地實施素質教育，培養學生的創新能力。

積極組織開展校園科技節、創新大賽等活動，鼓勵學生積極參與區、市、省、全國的科技活動? 教師亦可根據學生年齡段，興趣愛好、技能，將學生分成若干科技活動小組，展現校園中百花齊放春滿園的科技活動效果，比如舉辦自然科學、無線電、航模、航天、科技制作、天文觀測以及能源利用等科技活動。在第二課堂活動中激發學生學習科學技術的興趣和熱情，同時為學校科技教育創設良好的氛圍，引導和教育學生在科技探索中交流、碰撞、積累經驗，從而形成好的科技學習習慣和認知，為之后的學習和人生道路選擇提供豐富的經驗和開闊的視野。例如，CCTV-10的“我愛發明”是一個很好的欄目，教師可以組織學生去收看，去琢磨，去討論，去爭辯，去發現……久而久之，學生會在這些科技活動、科技交流、科技創作中受到熏陶，進而提升科學素養，并在各種活動中學習與實踐。

青少年有強烈的好奇心和探究欲，他們很喜歡把學到的知識進行動手操作以得到身邊人的認可。為此，學校可以多組織學生參與科技創作大賽、科技知識大賽等活動，并建立起嚴格的檢查、考評、獎勵制度，以提高科技活動的實效。學校將學生有創意的小制作、小發明進行展覽，教師進行指導和完善;也可以鼓勵學生撰寫科技小論文，有條件的學校還可以出版校刊，將學生的成果展示出來，讓廣大師生體驗到科技創新的成就感和價值感，從而激發和培養青少年科技創新的興趣。

營造良好的科技教育環境? 為使科技教育健康、有效、有序、有質地開展，從學校層面制定各種有利于科技發展的措施，保證科技教育的順利開展。學校應加大投入，確保科學技術教育落到實處。例如：充分利用教室、走廊、科技培訓室等，設立“科學名人”“科學生活”“科學幻想”“科學制作”等專欄，營造濃郁的科技教育文化環境，并建設科技成果展廳，陳列學生的科技發明，使展廳充滿學生永不枯竭的夢想和樂趣;積極籌備建設如“動漫制作室”“科技創作實驗室”“種植小區”等學生創業創客活動基地;通過積極與當地的圖書館、氣象局、科技館等科普單位建立聯系，從而為學生開展科技活動提供豐富的資源、平臺和實驗場所。

鼓勵學生利用技術創新解決生活中遇到的問題? 知識轉化為能力需要一個過程，過程就是知識的實踐，即科技發明的實踐，小發明也蘊含著大智慧。可以啟發學生根據所學知識，結合生活經驗，利用身邊的廢棄材料進行創新創作，從而實現科技創新的價值;啟發學生從改造家用工具開始，體驗發明創造帶來的樂趣，例如：撈魚網加個蓋子防止魚逃跑;雨衣加個充氣圈防止雨水滴到鞋子里……這些小發明創造在一定程度上培養了學生的科技創新能力。

6 結語

總之，要充分借助教學這一教書育人的主渠道，把握學生的特點和學科特征，有針對性地培養學生的創新素質和創新能力。■

參考文獻

[1]黃金花.物理學科教學培養創新型人才的研究[M]//《教師教學能力發展研究》科研成果集（第十七卷）：《教師教學能力發展研究》總課題組專題資料匯編.2018.

[2]徐殷.淺談中職物理學科的人文性及其對人才培養的價值[J].職業，2020（3）：55-56.

[3]崔艷萍.淺談初中學生物理學科核心素養的培養[J].課程教育研究，2020（8）：159.

[4]葛德成.創新實驗設計，提高學生的物理學科核心素養[J].物理教師，2020（4）：52-55，62.