物理新課標下的創(chuàng)新思維意識的培養(yǎng)葉桂華

1、物理新課標下的創(chuàng)新思維意識的培養(yǎng)葉桂華（上海市閔行區(qū)教師進修學院 ，上海 201100）摘要 培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力是物理新課標的重要理念之一，也是當今教育改革的重中之重。因此，在物理課堂教學中，教育者如何突破以往的物理課堂教學的觀念，發(fā)揮心理學、物理學史和物理科學方法的巨大潛能，啟迪人類智慧之花的創(chuàng)新思維意識的教學，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、勇攀科學高峰的有效之路。關鍵詞 新課標 創(chuàng)新思維 物理學史 心理學 科學方法 培養(yǎng) 1 引言新課程觀告訴我們：課程不僅是知識，同時也是經驗，是活動；不僅是文本文件，而是體驗課程。它不再只是知識的載體，而是教師和學生共同探求新知識的過程。如何在中學物理教學中體現(xiàn)

2、這種新的教育觀念，達到把基礎知識與技能的學習和掌握與終身學習聯(lián)系起來，實現(xiàn)培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力的目標。因此，筆者想通過近年來在物理課堂教學實踐中，如何發(fā)揮心理學、物理學史和物理科學方法的巨大潛能來優(yōu)化課堂教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，談點膚淺認識，供同行們參考和指正。2 新課標的理念與創(chuàng)新思維新的物理課程標準明確指出，應使學生“具有創(chuàng)新意識，能獨立思考，勇于有根據(jù)地懷疑，養(yǎng)成尊重事實，大膽想象的科學態(tài)度和科學精神”。“創(chuàng)新”是一種能力，即一個人發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力；“創(chuàng)新”又是一種思維活動，是智力思維能力的綜合反映。創(chuàng)造型人才是社會向前發(fā)展的需要，是國家富強和民族興旺的需要。而創(chuàng)造型

3、人才的培養(yǎng)又來自于學校的素質教育，素質教育質量的提高關鍵又在于各學科對學生創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)程度。因此，“創(chuàng)新”既是一個民族和國家的興旺發(fā)達的迫切愿望，又是每一個學校對學生實施素質教育的重要內容。3 在物理課堂教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力31 運用心理學培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的意識從心理學的角度來看，認知內驅力和學習興趣是課堂教學的第一主動力，首先應使學生對教學目標本身發(fā)生興趣，才能激發(fā)他們的求知欲。311 創(chuàng)設情景，引發(fā)學生創(chuàng)新思維的意識葉瀾教授指出：“教學改革的實踐目標在于探索、創(chuàng)造充滿活力的課堂教學”。教師在課堂教學中根據(jù)內容因地制宜的創(chuàng)設情景，使物理問題的背景更新型、更有趣、更富有變化。這種

4、物理問題創(chuàng)新的著眼點在于設置“異中有同”情境，使得發(fā)生一些意料之外的新情境、新事物、新思維和新點子，在學生的潛意識中漸漸顯現(xiàn)出來，目的是有效的訓練和培養(yǎng)學生知識的遷移能力與思維的流暢性、靈活性。例如：在講行星運動一章時，引入“萬有引力”這一章內容時，為誘發(fā)學生探究宇宙的內在動機，教師播放多媒體課件：在輕柔、動聽的樂曲聲中，展示一些天體奇觀的畫面和探索宇宙的現(xiàn)代科技，并簡介“20世紀以來，尤其是60年代大型天文望遠鏡的使用，以及空間探測技術的發(fā)展，使天文觀測的尺度大大擴展，達到上百億年和上百億光年的時空區(qū)域，人們對宇宙的認識不斷加深”。讓學生感到我們的宇宙是如此神秘，從而引導學生研討：如果一顆行

5、星上有生物，它應具有什么樣的條件？物體之間的萬有引力非常巨大，又為什么沒有吸引在一起？根據(jù)你對黑洞的認識，你能說出黑洞可能具有的物理特性嗎？關于宇宙的尺度之謎······等問題，學生通過以上情境和討論，會認識到：人類對宇宙的認識仍然處于嬰兒階段，要想破譯宇宙的秘密，乃是“路漫漫兮其修遠兮，吾將上下求索”。從而養(yǎng)成他們重視科學的探索過程和大膽的猜想，養(yǎng)成獨立思考、勇于懷疑、敢于創(chuàng)新的科學品質。312 激發(fā)學習興趣，誘發(fā)創(chuàng)新思維的意識興趣是創(chuàng)新思維最好的老師，它是行為驅動系統(tǒng)中最現(xiàn)實、最活躍、最強烈的因素。沒有興趣就談不上創(chuàng)新意識；沒有興

6、趣就點不燃求知的火花；沒有興趣，就喚不起探究的欲望。學生對知識有了強烈的興趣，才會主動地、積極地參與到學習活動中，物理課的創(chuàng)新思維模式要結合教學內容和實際，具體問題具體分析，以激發(fā)學生的“創(chuàng)新興趣”為動機，以提高學生“創(chuàng)新思維”能力為目的。例如：在講原子 原子核一章時，若用常規(guī)講法學生會感到乏味，但如果我們從原子模型的發(fā)展所遵循的創(chuàng)新規(guī)律的角度講，則就容易激發(fā)學生的學習興趣。比如：人們對原子結構的認識就記錄著人類認識原子結構的里程碑：“原子不可再分”模型湯姆遜的“棗糕模型”盧瑟福的核式結構模型玻爾模型電子云模型。在教學中，讓學生體驗這種從不斷的“否定”中來激發(fā)興趣，從否定中不斷創(chuàng)新的探究模式，

7、會培養(yǎng)學生的科學精神和“質疑”的習慣，比物理知識本身的傳授意義還要大。313 巧用人體特征，激發(fā)對物理學科的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識許多物理現(xiàn)象、物理概念與人體的各種特性有關。中學生充滿了好奇心與求知欲，在物理教學中，教師若能恰當合理地結合教學內容運用與學生自身特性有關的內容，既增加了實驗的直觀性與感受性，又能活躍課堂氣氛，激發(fā)強烈的學習興趣，引發(fā)創(chuàng)新思維的意識，必收到意想不到的有益效果。例如：學生在學習多用表的使用時，讓學生用多用表測自身的人體電阻，會發(fā)現(xiàn)大部分人體的電阻都在200K左右。由此，學生會親自感覺到了人體不僅有電阻，有的人還具有很高的阻值，每個人的電阻各不相同。當他們發(fā)現(xiàn)這一奇特

8、現(xiàn)象時，課堂氣氛會異常的活躍輕松，這會引發(fā)學生的創(chuàng)造思維，甚至能推測出人體電阻的不同可能與人體的血液、消化液等各種液體的成份有關?？傊?，在課堂上巧用人體的許多特征與物理現(xiàn)象有關，且取材容易、使用方便，有利于改變物理課難教難學的狀況，容易產生師生互動的教學效果。更重要的是能引發(fā)學生創(chuàng)新思維的靈感。32 運用物理學史，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的意識縱觀物理學史，我們不難看出，一個觀念性的突破，就是一場偉大的革命，是人類智慧史上的一次重大的飛躍。321 運用物理學史，培養(yǎng)學生的觀察實驗能力科學家在探索過程中往往用實驗來驗證自己的“猜測”，然而各種物理量的測定常常受到條件的限制。這時科學家們總是創(chuàng)造性地以間接

9、測量、放大測量、示零測量等方法進行。例如講庫侖定律時就不能不講：法國物理學家?guī)靵?785年為進行庫侖定律研究時發(fā)明的庫侖扭秤就是光輝的范例。這個實驗關鍵在于它把微弱的作用經過了兩次放大：把微小的力放大為較大的力矩；利用反射光線偏轉把懸絲的微小扭轉顯現(xiàn)出來。這一實驗的另一個令人贊嘆之處是：庫侖巧用對稱性把小球的帶電量分為Q/2 、Q/4 、Q/8 ······終于驗證發(fā)現(xiàn)了庫侖定律。如果我們在教學中讓學生體會到這些設計思想，必定能啟迪思維，讓其領略到只要善于組合已知的知識就定能推陳出新，提高創(chuàng)新設計的能力。322 運用物理學史，提高整合

10、信息、發(fā)現(xiàn)問題的能力我們知道，創(chuàng)新思維往往發(fā)端于問題的生成和提出，而這又源于信息的收集和整合。因此，從信息中整合同質或異質信息是發(fā)現(xiàn)問題的基礎工程，也是創(chuàng)新思維的開始。在物理課堂教學中，要有意的教給學生學會收集信息和整合信息的能力，并讓他們意識到這種能力容易使人產生創(chuàng)新靈感。例如：1895年，16歲的愛因斯坦就開始思考追光實驗問題。可后來當他得知邁克爾遜-莫雷實驗的零結果時，就敏銳地提取了這一與傳統(tǒng)相異質的信息“以太”運動是不存在的，從而走向了狹義相對論的第一步。愛因斯坦正是整合了各種有益信息后才使得自己的研究不斷深入。同年，他又看到了洛侖茲的論文，經過推算發(fā)現(xiàn)要保持麥克斯韋和洛侖茲電動力學方

11、程對動體參照系同樣有效，必然導致光速不變的概念，而這明顯與力學速度合成法則相抵觸。愛因斯坦圍繞著矛盾問題經過了十年的砥礪，終于領悟到了問題的癥結。從而建立了狹義相對論，為人類拓展出自然界神秘、新奇的新天地。323 運用物理學史，培養(yǎng)學生逆向思維的能力運用逆向思維方法常常能提出新問題、簡化學習研究的進程。逆向思維是創(chuàng)新思維的主要形式之一。在教學中引證這一史例可使學生感受到逆向思維的威力，培養(yǎng)其靈活自覺地運用這一思維方法的習慣，從而提高其思維能力。比如：在演示大氣壓作用的“燒瓶吞蛋”實驗時，讓學生感受到了大氣壓的神奇力量；反過來要求學生運用逆向思維法把瓶中的蛋完好無缺地“吐”出來。經過對比思考：“

12、吞蛋”是瓶內棉花燃燒降低內壓的結果，那么“吐蛋”只要使內壓升高則就可以了。最終學生發(fā)現(xiàn)把瓶倒轉再往外壁澆熱水就能把蛋“吐”出來了。324 運用物理學史，培養(yǎng)學生類比遷移能力物理學史中許多重大的發(fā)現(xiàn)都是通過類比得出來的。例如：講盧琴福的原子核式模型時，只需如實講物理學史：原子的核式模型的建立是充分運用了類比法。1911年，粒子大角散射實驗現(xiàn)象讓盧琴福驚奇萬分。長崗半太郎的土星系模型給了他啟發(fā)，從而提出了原子行星式有核模型，即盧琴福將微小的原子和巨大的太陽系作了類比（如圖所示），形象地描繪了原子結構的基本輪廓?？梢?，類比是根據(jù)兩個事物在某些方面的相同或相似。運用類比法可使學生深刻理解其本質類似的物

13、理現(xiàn)象，如各類變形的單擺題，只要運用類比的建模方法就能迎刃而解了。因此運用類比法進行學習不但能把相近知識簡化、遷移形成結構，而且還可以增強推斷能力，引發(fā)創(chuàng)新思維的意識。33 運用物理科學方法，增強學生創(chuàng)新思維的意識在科技迅猛發(fā)展、知識日新月異的今天，學生掌握發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的科學方法，比簡單地接受知識，獲取知識更為重要。學生在中學階段學習物理知識固然很重要，但更重要的是通過學習獲得科學的方法，發(fā)展自身的能力，并能受益終身，使他們將來從事科研工作后縮短摸索方法的時間。而物理實驗思維方法、數(shù)學思維方法、類比思維方法、模型思維方法等科學方法都是物理科學方法的重要思維方法。331 利用物理實驗方法，

14、培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的意識面對21世紀，研究物理實驗教學，如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力是十分必要的。實驗是物理教學過程的重要組成部分。因此，在課堂上教師要做好每一個演示實驗。在認真完成教材中的演示實驗的同時，還要盡可能補充一些很能說明問題而又簡單易做的實驗。如：大氣壓一節(jié)，除規(guī)定的演示實驗外，還可補充“啤酒瓶吞雞蛋”、“人工噴泉”等小實驗。另外，還要引導學生完成一些課外小制作、小實驗。如“沸水煮魚”、“紙鍋燒水”等。通過這些實驗既可鞏固物理知識，又能激發(fā)他們的學習興趣，更重要的是讓他們在無意中培養(yǎng)了自己創(chuàng)新思維的能力。332 利用數(shù)學思維方法，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的意識數(shù)學是揭開自然界奧秘的最重要的語言

15、，是人們從量的方面去認識客觀事物的有效工具；我們若能在教學中準確、巧妙地運用數(shù)學思維方法，可把物理問題數(shù)學模型化，以提高應用數(shù)學知識解決物理問題的能力。例如，愛因斯坦在狹義相對論中提出的質能公式E=mc2，預示了原子核裂變或聚變時將有巨大的原子核能釋放，開辟了原子能利用的新紀元；麥克斯韋爾方程組預言了電磁波的存在，23年后為赫茲實驗所證實；狄拉克通過求解相對論和量子力學問題時預言了正電子的存在；斯蒂芬·霍金則通過求解愛因斯坦的引力場方程，證明了宇宙可以無限制擴大，提出了“宇宙大爆炸”前的“豌豆”理論，從而解決了“宇宙會繼續(xù)膨脹總有一天引力會迫使它收縮”這一難點等等。總之，運用數(shù)學方法

16、提出科學預見的事例舉不勝舉。333 利用物理模型方法，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的意識建立物理模型并根據(jù)此模型來分析解決物理問題，是物理學研究和物理教學中常用的最基本的方法，也是學生解決實際問題的有力工具。物理學中的模型很多，但實際上有很多是形異而質同。在高中物理復習中，教師可組織學生搜集那些貌似不同、實質相同的物理模型的題于一起，進行分析比較，概括總結，找出其共性，使學生能觸類旁通、舉一反三。例如，在“勻速圓周運動”的復習中，將“人造地球衛(wèi)星的運動”模型、“帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動”模型、“電子繞原子核做圓周運動”的模型、“圓錐擺”模型等歸類，可發(fā)現(xiàn)表面形式雖各不相同，但都遵循勻速圓周運動的規(guī)律

17、。因此，可將它們統(tǒng)一概括為“勻速圓周運動”模型。又例如，2004年閔行區(qū)高中物理結業(yè)考試題中的分析說明題（共10分）：（1）采用密封式罐裝、使用助推劑噴霧的殺毒或殺蟲藥水，說明書上寫明“本品切勿放置在溫度高于50的地方” ，這是什么道理?（2）請根據(jù)下面的長江三峽水電站示意圖：簡要說明能量轉化的過程。為什么建水電站要同時建攔河壩？ 分析與解（1）“密封式罐裝”，實屬查理定律模型，即一定質量的氣體，在體積不變的情況下，罐內氣體壓強將隨溫度增大而增大，而當溫度t=50時,便會超過藥水罐的耐壓值而引起爆炸。所以不可放置在50的地方。（2）這明顯是一個能量轉化和守恒定律模型。如圖所示，水電站放置在大壩

18、下方，即水位遠高于水電站，目的是利用水的重力勢能轉化為動能，推動水輪機，水輪機帶動發(fā)電機將機械能轉化為電能；筑壩的目的是要形成水位差提高水的勢能，將原來分布在整個流域的機械能集中起來，提高水能的利用率 。很顯然，創(chuàng)新思維素質的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程，涉及的問題和因素很多，需要我們教育工作者深入研究和探討，尤其在倡導創(chuàng)新教育的今天，在中學物理課堂教學中如何運用心理學、物理學史、物理科學方法培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維的能力是很值得我們進一步探討和深思的一個課題。參考文獻1、張憲魁，王欣.物理學方法論·西安：陜西人民教育出版社，1992.2、陶丹.科學物理方法.武漢:湖北教育出版社,1993.3、葉桂

19、華.類比方法在物理教學中的運用.物理教師,1998.19(10).4、黃廷基.物理教學論.云南:云南大學出版社,1996.5.5、郭奕玲，沉慧君.物理學史M.北京:清華大學出版社,1993.6、物理課程標準（試驗稿）上海市中小學課程教材改革委員會辦公室.上海教育出版社.7、陳安俊.物理學科創(chuàng)新思維素質的培養(yǎng).物理教學探討.2005.6.5“讀書筆記”和“學習心得體會”：培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力是物理新課標的重要理念之一，也是當今教育改革的重中之重。在物理課堂教學中，要突破以往的物理課堂教學的觀念，發(fā)揮心理學、物理學史和物理科學方法的巨大潛能，啟迪學生智慧之花的創(chuàng)新思維意識的教學，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意

20、識、勇攀科學高峰的有效之路。課程不僅是知識，同時也是經驗，是活動；不僅是文本文件，而是體驗課程。它不再只是知識的載體，而是教師和學生共同探求新知識的過程。如何在中學物理教學中體現(xiàn)這種新的教育觀念，達到把基礎知識與技能的學習和掌握與終身學習聯(lián)系起來，實現(xiàn)培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力的目標。一、 新課標的理念與創(chuàng)新思維新的物理課程標準明確指出，應使學生“具有創(chuàng)新意識，能獨立思考，勇于有根據(jù)地懷疑，養(yǎng)成尊重事實，大膽想象的科學態(tài)度和科學精神”?！皠?chuàng)新”是一種能力，即一個人發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力；“創(chuàng)新”又是一種思維活動，是智力思維能力的綜合反映。創(chuàng)造型人才是社會向前發(fā)展的需要，是國家富強和民族興

21、旺的需要。而創(chuàng)造型人才的培養(yǎng)又來自于學校的素質教育，素質教育質量的提高關鍵又在于各學科對學生創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)程度。因此，“創(chuàng)新”既是一個民族和國家的興旺發(fā)達的迫切愿望，又是每一個學校對學生實施素質教育的重要內容。二、 在物理課堂教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力 從心理學的角度來看，認知內驅力和學習興趣是課堂教學的第一主動力，首先應使學生對教學目標本身發(fā)生興趣，才能激發(fā)他們的求知欲。1 創(chuàng)設情景，引發(fā)學生創(chuàng)新思維的意識葉瀾教授指出：“教學改革的實踐目標在于探索、創(chuàng)造充滿活力的課堂教學”。教師在課堂教學中根據(jù)內容因地制宜的創(chuàng)設情景，使物理問題的背景更新型、更有趣、更富有變化。這種物理問題創(chuàng)新的著眼點

22、在于設置“異中有同”情境，使得發(fā)生一些意料之外的新情境、新事物、新思維和新點子，在學生的潛意識中漸漸顯現(xiàn)出來，目的是有效的訓練和培養(yǎng)學生知識的遷移能力與思維的流暢性、靈活性，養(yǎng)成他們重視科學的探索過程和大膽的猜想，養(yǎng)成獨立思考、勇于懷疑、敢于創(chuàng)新的科學品質。 2 激發(fā)學習興趣，誘發(fā)創(chuàng)新思維的意識興趣是創(chuàng)新思維最好的老師，它是行為驅動系統(tǒng)中最現(xiàn)實、最活躍、最強烈的因素。沒有興趣就談不上創(chuàng)新意識；沒有興趣就點不燃求知的火花；沒有興趣，就喚不起探究的欲望。學生對知識有了強烈的興趣，才會主動地、積極地參與到學習活動中，物理課的創(chuàng)新思維模式要結合教學內容和實際，具體問題具體分析，以激發(fā)學生的“創(chuàng)新興趣”

23、為動機，以提高學生“創(chuàng)新思維”能力為目的。在教學中，讓學生體驗這種從不斷的“否定”中來激發(fā)興趣，從否定中不斷創(chuàng)新的探究模式，會培養(yǎng)學生的科學精神和“質疑”的習慣，比物理知識本身的傳授意義還要大。 3 巧用人體特征，激發(fā)對物理學科的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識許多物理現(xiàn)象、物理概念與人體的各種特性有關。中學生充滿了好奇心與求知欲，在物理教學中，教師若能恰當合理地結合教學內容運用與學生自身特性有關的內容，既增加了實驗的直觀性與感受性，又能活躍課堂氣氛，激發(fā)強烈的學習興趣，引發(fā)創(chuàng)新思維的意識，必收到意想不到的有益效果。在課堂上巧用人體的許多特征與物理現(xiàn)象有關，且取材容易、使用方便，有利于改變物理課難教難

24、學的狀況，容易產生師生互動的教學效果。更重要的是能引發(fā)學生創(chuàng)新思維的靈感。 三、運用物理學史，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的意識縱觀物理學史，我們不難看出，一個觀念性的突破，就是一場偉大的革命，是人類智慧史上的一次重大的飛躍。 1 運用物理學史，培養(yǎng)學生的觀察實驗能力科學家在探索過程中往往用實驗來驗證自己的“猜測”，然而各種物理量的測定常常受到條件的限制。這時科學家們總是創(chuàng)造性地以間接測量、放大測量、示零測量等方法進行。如果我們在教學中讓學生體會到這些設計思想，必定能啟迪思維，讓其領略到只要善于組合已知的知識就定能推陳出新，提高創(chuàng)新設計的能力。 2 運用物理學史，提高整合信息、發(fā)現(xiàn)問題的能力我們知道，創(chuàng)新

25、思維往往發(fā)端于問題的生成和提出，而這又源于信息的收集和整合。因此，從信息中整合同質或異質信息是發(fā)現(xiàn)問題的基礎工程，也是創(chuàng)新思維的開始。在物理課堂教學中，要有意的教給學生學會收集信息和整合信息的能力，并讓他們意識到這種能力容易使人產生創(chuàng)新靈感。 3 運用物理學史，培養(yǎng)學生逆向思維的能力運用逆向思維方法常常能提出新問題、簡化學習研究的進程。逆向思維是創(chuàng)新思維的主要形式之一。在教學中引證這一史例可使學生感受到逆向思維的威力，培養(yǎng)其靈活自覺地運用這一思維方法的習慣，從而提高其思維能力。 4 運用物理學史，培養(yǎng)學生類比遷移能力物理學史中許多重大的發(fā)現(xiàn)都是通過類比得出來的。類比是根據(jù)兩個事物在某些方面的相同或相似。運用類比法可使學生深刻理解其本質類似的物理現(xiàn)象，如各類變形的單擺題，只要運用類比的建模方法就能迎刃而解了。因此運用類比法進行學習不但能把相近知識簡化、遷移形成結構，而且還可以增強推斷能力，引發(fā)創(chuàng)新思維的意識。 四、 運用物理科學方法，增強學生創(chuàng)新思維的意識在科技迅猛發(fā)展、知識日新月異的今天，學生掌握發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的科學方法，比簡單地接受知識，獲取知識更為重要。學生在