運(yùn)用課題探究性學(xué)習(xí)培養(yǎng)中學(xué)生物理創(chuàng)新能力

福建省莆田市仙游縣第一中學(xué) 楊 杰

要在中學(xué)物理教學(xué)過程中深入實施創(chuàng)新教育，當(dāng)務(wù)之急是需要找到一個牽一帶百的突破口，課題探究性的學(xué)習(xí)方法是首選方案之一。

一、課題探究性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的學(xué)習(xí)過程

課題探究在高等教育里不罕見，其關(guān)注的是科研成果、學(xué)術(shù)水平、實用價值。而在中等教育階段，學(xué)習(xí)內(nèi)容的豐富性和研究方法的多樣性往往是課題研究所關(guān)注的兩個方面。它強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生學(xué)會分析問題、歸納知識、整理資料，更加注重的是學(xué)生的研究過程，這樣的學(xué)習(xí)方法在整個中學(xué)階段對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力具有重要意義。

朱朝輝駕駛摩托車飛越黃河是一件罕事，從這件同學(xué)們感興趣的事中，我提出這樣一個課題探究：朱朝輝飛越黃河的最佳起飛角，并把這個課題貫穿在整個動力學(xué)教學(xué)過程中。這樣，學(xué)生邊進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，邊進(jìn)行課題研究，有關(guān)受力分析、力的合成與分解、運(yùn)動的合成與分解、機(jī)械能守恒等一連串問題相應(yīng)地得到解決。在研究過程中，有的同學(xué)甚至把風(fēng)向與風(fēng)的阻力、摩托車發(fā)動機(jī)的額定功率與車的最大速度等問題都進(jìn)行了分析，整個教學(xué)過程輕松、活潑、自然，教學(xué)效果就不言而喻了。

在教“牛頓第三定律”時，在作用力和反作用力的關(guān)系探究中，我首先引導(dǎo)學(xué)生思考日常生活中看到的作用力和反作用力的例子。例如：充滿氣的氣球，通過相互壓縮，可以很明顯看到兩個氣球同時凹陷；兩個刷子相互擠壓，也能很直觀地看見刷子上的毛發(fā)生了形變并且向相反方向彎曲。通過這些簡單又明顯的實驗，學(xué)生可以很直觀地了解相互作用力是同時產(chǎn)生，而且方向可以相反，并不一定需要非常復(fù)雜的器材。這也能引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生的思維，為學(xué)生提供動手實驗的機(jī)會，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，同時可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使他們形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果和教學(xué)目標(biāo)。

學(xué)生學(xué)習(xí)不僅是要記住教師所講的內(nèi)容，還要參與該學(xué)科知識體系建構(gòu)的過程。學(xué)生應(yīng)該從以往那種被動的、消極的知識接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥摹⒎e極的知識探究者。課題探究性學(xué)習(xí)能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，幫助學(xué)生形成一種能夠獨(dú)立探究的情境。中學(xué)物理這門學(xué)科與其他學(xué)科有所不同，它更具有知識性、趣味性和實用性。新教材的試用和推廣，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與能力和實踐能力。新編中學(xué)《物理》（試驗中）中設(shè)置的“思考與討論”“專題”“閱讀材料”拓展了學(xué)生的知識面，從實踐中提取出的可行性探究課題有利于讓學(xué)生學(xué)會思考。“認(rèn)識是一個過程，而不是一種產(chǎn)品”，課題探究注重的就是這一過程。

二、課題探究性學(xué)習(xí)開拓的是學(xué)生的直覺思維

中學(xué)物理創(chuàng)新教育是一個復(fù)雜的過程，它要完成認(rèn)識上的兩次飛躍。而認(rèn)識的第一次飛躍是由感性認(rèn)識上升到理論認(rèn)識，即直覺思維。直覺思維對人的創(chuàng)新活動極為重要，它一般不是靠語言信息形成，而是把來源于外界物理環(huán)境和學(xué)生原有的物理知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行深加工，使學(xué)生現(xiàn)有的知識重新組合，最終形成概念，掌握規(guī)律，上升到新的認(rèn)識階段。完成這一過程的最佳措施就是帶著課題在實踐中去探索與創(chuàng)新。

圓周運(yùn)動是中學(xué)物理教學(xué)的重點(diǎn)之一，我在教學(xué)過程中曾經(jīng)設(shè)計過這樣一堂課：先讓學(xué)生明確本課時的教學(xué)課題是“實驗研究水流星工作原理”，然后用他們在上課前已準(zhǔn)備好的易拉罐或玻璃瓶以及結(jié)實的細(xì)繩和一些彩色液體自制成水流星，且每人表演幾次，盡量不讓彩色液體灑出，然后改變細(xì)繩的長度，重復(fù)表演幾次，最后從情境中提煉出水流星的物理模型，通過計算發(fā)現(xiàn)水不會灑出的條件以及影響實驗成功的因素。這樣學(xué)生既對豎直平面內(nèi)物體做圓周運(yùn)動有了深層次的認(rèn)識，又開拓了他們的直覺思維，使他們懂得真正的知識和富有成效的理解力只能從實踐中來。

在教授“磁場對運(yùn)動電荷的作用——洛倫茲力”時，力的方向、速度方向及磁場方向關(guān)系是三維立體關(guān)系，但是很多學(xué)生空間想象能力比較弱，針對這一問題，我認(rèn)為首先應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考，在我們?nèi)粘Ｉ钪惺欠裼谐Ｒ姷娜S模型？同樣讓學(xué)生先自己探究討論并舉例來說明這一問題，比如教室墻壁的角落，教室的長度、寬度及高度就是最熟悉的三維立體關(guān)系，再比如粉筆盒的長度、寬度及高度也是很熟悉的三維立體關(guān)系。還可以引導(dǎo)學(xué)生用泡沫塑料自己動手制作三維模型，可以用硬紙板貼上不同顏色的紙張，制作成箭頭分別代表力的方向、速度方向及磁場方向。通過這些簡單的實驗，學(xué)生對三維立體模型以及該課程有了深刻的掌握，也能進(jìn)行獨(dú)立思考，這樣學(xué)生既對洛倫茲力有了更加深層次的認(rèn)識，同樣又開拓了他們的直覺思維。而且可以提供每個學(xué)生動手實驗的機(jī)會，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，同樣可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，達(dá)到相同的教學(xué)效果和教學(xué)目標(biāo)。

傳統(tǒng)教育往往是“填鴨式”的教學(xué)，教師一味地向?qū)W生灌輸知識，這種理性認(rèn)識與實踐直接脫離的教學(xué)方式違背了人的認(rèn)識規(guī)律，扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新意識。課題研究性的學(xué)習(xí)注重的是認(rèn)識規(guī)律的第一次飛躍，開拓的是直覺思維。

新的中學(xué)物理教學(xué)大綱修訂本中，強(qiáng)調(diào)注重人的認(rèn)識規(guī)律，突出素質(zhì)教育的要求，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力，力爭使課程內(nèi)容更加接近學(xué)生生活和社會實際。9.5%的學(xué)生實驗課，16.5%的學(xué)生自主安排課，使學(xué)生參與活動的機(jī)會增多了，學(xué)生有時間自己動手去掌握一定的知識，實現(xiàn)認(rèn)識的第一次飛躍，也有機(jī)會發(fā)揮自己的主動性、自主性和獨(dú)創(chuàng)性。這樣探究課題也就成為學(xué)生創(chuàng)新過程中的路標(biāo)，既開拓他們的直覺思維，又指引他們勇往直前，去實現(xiàn)認(rèn)識的第二次飛躍。

三、課題探究性學(xué)習(xí)激發(fā)的是學(xué)生的內(nèi)在動機(jī)

內(nèi)因是變化的根據(jù)，外因是變化的條件，外因通過內(nèi)因起作用。學(xué)生在一般教學(xué)條件下的學(xué)習(xí)動機(jī)往往不是很明確，有些學(xué)生只是為了謀求好成績以得到教師和家長的獎勵。某種程度上，學(xué)生的學(xué)習(xí)是靠其內(nèi)在動機(jī)——好奇心來實現(xiàn)的。探求知識是人類的天性，教育應(yīng)該發(fā)揚(yáng)這種天性，要根據(jù)學(xué)生內(nèi)在因素因材施教，要與學(xué)生的興趣聯(lián)系起來。課題探究性學(xué)習(xí)有利于創(chuàng)造學(xué)習(xí)條件，有利于激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動機(jī)，充分把教育與學(xué)生的興趣聯(lián)系起來。無論什么時候，學(xué)生所學(xué)的東西都應(yīng)當(dāng)是他們好奇和需求所激發(fā)的東西，而且讓學(xué)生看到他們所學(xué)的東西和他們的生活有著密切的聯(lián)系。

我常帶學(xué)生參加戶外實踐活動，每次活動過后，不少同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己的皮膚變黑了，有的甚至脫掉一層皮，還有的同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己的雙唇干裂了，有的甚至出現(xiàn)頭暈?zāi)垦５痊F(xiàn)象。所以，我將“夏日太陽高劑量輻射對人體危害的原因”作為探究課題，激發(fā)學(xué)生把已有的知識進(jìn)行歸納、總結(jié)。最后，大多數(shù)學(xué)生對太陽日核區(qū)進(jìn)行著由氫聚變?yōu)闅涞臒岷朔磻?yīng)，太陽巨大能量以電磁輻射和微粒輻射兩種形式輸送，太陽光譜中的γ射線、X射線、紫外線等的輻射和增強(qiáng)，等離子體的運(yùn)動，高能帶電粒子的加速和噴發(fā)等問題有了初步認(rèn)識，激發(fā)了他們學(xué)習(xí)的內(nèi)在動機(jī)，為將來的可持續(xù)發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

在中學(xué)物理教學(xué)過程中，適當(dāng)設(shè)計探究課題，既有利于內(nèi)因的發(fā)展，又有利于外因的創(chuàng)造，讓學(xué)生在經(jīng)驗中學(xué)習(xí)。在這種情況下，課題研究性的學(xué)習(xí)過程就變成嘗試，變成尋找客觀世界真相的實驗，而所得出的結(jié)果就是發(fā)現(xiàn)事物之間的聯(lián)系。

高考改革方案的實施和推廣，其目的同樣是要求學(xué)校要實行創(chuàng)新教育，要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。綜合科目考試多把現(xiàn)實生活中的有關(guān)理論問題立意命題，試題要求學(xué)生不是對事物局部或某一側(cè)面進(jìn)行描述，而是對事物的整體結(jié)構(gòu)、功能和作用進(jìn)行掌握，以及對事物變化發(fā)展過程的分析理解。所涉及的知識具有多樣性、復(fù)雜性和綜合性等特點(diǎn)，學(xué)習(xí)能力是其強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)。面對這樣的“綜合能力測試”，教師在教學(xué)過程中就應(yīng)該注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)，從實踐中適當(dāng)選取有價值、有意義，能體現(xiàn)學(xué)科特色的“小專題”“大課題”來激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在因素，使他們從實踐中去鉆研、去學(xué)習(xí)，從而既掌握有關(guān)的物理知識，又達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科滲透、交叉與綜合能力的目的。

總之，課題探究性的學(xué)習(xí)方法在中學(xué)物理創(chuàng)新教育過程中是切實可行的。當(dāng)然，這種方法要求教師對客觀物理現(xiàn)象有更高層次的認(rèn)識，而且能從生活實踐當(dāng)中提取出科學(xué)性、趣味性、實用性的課題。如果每位教師都把這種方法貫穿在教學(xué)過程中，不但能夠提高教師自身的素質(zhì)，而且可以使學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)一步得到提升。