楊國慶 耿宜宏

(1. 江蘇省常州市金壇區(qū)教師發(fā)展中心，江蘇 常州 213200; 2. 江蘇省前黃高級(jí)中學(xué)，江蘇 常州 213161)

物理新課程積極倡導(dǎo)學(xué)生掌握物理學(xué)科的一些科學(xué)探究方法,發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力,養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問題;發(fā)展好奇心與求知欲,發(fā)展科學(xué)探索興趣,有堅(jiān)持真理、勇于創(chuàng)新、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神．具有較強(qiáng)的觀察、實(shí)驗(yàn)、思維、自學(xué)等能力,具備初步的研究能力和創(chuàng)造能力．德國教育學(xué)家斯普朗格認(rèn)為:“教育的最終目的不是傳授已有的東西,而是要把人的創(chuàng)造力量誘導(dǎo)出來,將生命感與價(jià)值感喚醒”．因此,智慧的教育不在于將多少學(xué)生送進(jìn)了大學(xué),而在于是否根據(jù)學(xué)生現(xiàn)實(shí)狀況盡其所能開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能．筆者從事一線教育教學(xué)工作近30年,一直致力于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能的實(shí)踐研究,現(xiàn)將教學(xué)實(shí)踐中幾點(diǎn)感悟總結(jié)如下.

1 創(chuàng)設(shè)問題情境,引發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能

“學(xué)起于思,思起于疑”, “問題”是激活或喚醒思維材料的刺激因素．創(chuàng)設(shè)問題情境就是在教學(xué)活動(dòng)中,根據(jù)學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容和生活實(shí)際的具體情況,營造一種真實(shí)而富有吸引力的課堂氣氛,以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣與動(dòng)機(jī)．問題情境的創(chuàng)設(shè),能引發(fā)學(xué)生合理的認(rèn)知沖突,激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力,進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的思維能力;問題情境的創(chuàng)設(shè),不僅可以引起學(xué)生的好奇心、激發(fā)興趣,而且還可以讓學(xué)生體驗(yàn)成就感;問題情境的創(chuàng)設(shè),有利于引導(dǎo)學(xué)生將客觀抽象的知識(shí)同化于自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中,使學(xué)習(xí)方式向自主、合作、探究型轉(zhuǎn)變．因此物理教學(xué)中,問題情境的創(chuàng)設(shè)就顯得十分重要．

1.1 用游戲、故事來創(chuàng)設(shè)問題情境

在探究教學(xué)過程中,問題情境的形式不是自發(fā)的,而是教師為把學(xué)生引入積極的思維狀態(tài)而有目的地設(shè)置的．在進(jìn)行“牛頓第三定律”教學(xué)中對(duì)作用力與反作用力關(guān)系進(jìn)一步討論時(shí)設(shè)計(jì)了4個(gè)小組做游戲(如圖1所示),并提出以下3個(gè)問題: (1) 作用力與反作用力哪一個(gè)先產(chǎn)生?(2) 作用力與反作用力的性質(zhì)一定相同嗎?(3) 作用力和反作用力的作用效果能夠相互抵消嗎?

圖1 4小組游戲器材

教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)游戲活動(dòng)情境,學(xué)生則感到奇特不已,妙趣橫生,讓學(xué)生在自然、歡快、輕松的氣氛中學(xué)習(xí),在游戲活動(dòng)中學(xué)習(xí)新知識(shí)、運(yùn)用新知識(shí)．

1.2 用類比來創(chuàng)設(shè)問題情境

類比是在兩類不同事物之間進(jìn)行對(duì)比找出若干相同或相似點(diǎn)之后,推測(cè)在其他方面也可能存在相同或相似之處的一種思維方式．由于物理學(xué)科知識(shí)具有很強(qiáng)的外擴(kuò)性,而新擴(kuò)知識(shí)總是與擴(kuò)前知識(shí)有很多類似之處,類比新知識(shí)與擴(kuò)前知識(shí)是一種巧妙高效的物理策略.利用類比取得重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明的事例在物理領(lǐng)域?qū)乙姴货r.我們應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生開展各種歸納、類比等豐富多彩的探索活動(dòng),鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行一般與特殊,高維與低維,無限與有限等的類比,達(dá)到培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性思維的目的．

為突破電流的教學(xué)難點(diǎn),在探究教學(xué)中設(shè)計(jì)了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)(如圖2所示),并請(qǐng)學(xué)生思考這樣的問題:形成持續(xù)的水流需要水泵抽水保持兩個(gè)水槽中水位有一個(gè)恒定的高度差,那么形成持續(xù)的電流需要什么能保持電燈兩端有一個(gè)恒定的電勢(shì)差呢?學(xué)生通過類比不難理解電源在電路中的作用可以與水流中的水泵作用相類比．

圖2 用水流形成類比電流形成

1.3 用矛盾來創(chuàng)設(shè)問題情境

心理學(xué)研究表明:“認(rèn)知矛盾是動(dòng)機(jī)的根源”．矛盾沖突的問題情境能激起學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)之間的矛盾,使之產(chǎn)生認(rèn)知沖突,導(dǎo)致一種緊張感,學(xué)生必然要提出問題、解決問題．良好的問題情境在于它能有效地引起學(xué)生認(rèn)識(shí)的不平衡,使其產(chǎn)生矛盾心理．

例如在探究電源的參量時(shí),學(xué)生對(duì)電源的理解認(rèn)為電源能提供恒定的路端電壓．為了能幫助學(xué)生對(duì)電源的理解,筆者設(shè)計(jì)4組小燈泡并聯(lián)后與兩節(jié)電池串聯(lián),依次閉合電鍵請(qǐng)學(xué)生觀察小燈泡亮度的變化(如圖3所示)．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與已有的認(rèn)知產(chǎn)生沖突,從而激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣,會(huì)引發(fā)學(xué)生深入思考,并努力尋找答案．

圖3 4個(gè)并聯(lián)電路

當(dāng)然,創(chuàng)設(shè)物理問題情境的方式很多,這里就不再一一贅述．在創(chuàng)設(shè)問題情境的實(shí)踐過程中,我們發(fā)現(xiàn):良好的問題情境,培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的興趣,使他們樹立起自己解決問題的信心,有利于學(xué)困生的提高;良好的問題情境,訓(xùn)練了學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)解決新課題的技能;良好的問題情境，幫助學(xué)生樹立大膽思索,勇于進(jìn)取的精神,使其思維的廣闊性、深刻性、敏捷性和創(chuàng)造性得到充分的發(fā)展;良好的問題情境,使學(xué)生體會(huì)到真實(shí)世界中物理的應(yīng)用價(jià)值,學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)并分析物理問題,提高他們的社會(huì)責(zé)任感,與他人合作的能力及批判性思維的能力.總之,長期下去,學(xué)生會(huì)逐漸形成一種良好的學(xué)習(xí)方式——自主、合作、探究．

2 自制演示實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

創(chuàng)新意識(shí)是指人們根據(jù)社會(huì)和個(gè)體生活發(fā)展的需要,引起創(chuàng)造前所未有的事物或觀念的動(dòng)機(jī),并在創(chuàng)造活動(dòng)中表現(xiàn)出的意向、愿望和設(shè)想．它是人類意識(shí)活動(dòng)中的一種積極的、富有成果性的表現(xiàn)形式,是人們進(jìn)行創(chuàng)造活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和內(nèi)在動(dòng)力，是創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造力的前提．在中學(xué)物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生善思、善想、善問,需要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力,而發(fā)現(xiàn)問題和提出問題需要一定的方法,這些方法應(yīng)在課堂教學(xué)中逐步培養(yǎng)．

例如在探究“電感和電容對(duì)交變電流的影響”時(shí)對(duì)“為什么交變電流能夠通過電容器?而穩(wěn)定的直流電卻不可以”這樣的問題學(xué)生也能從電容器原理上做出簡潔而準(zhǔn)確的解釋．觀察更細(xì)致的學(xué)生在此處產(chǎn)生了“直流電路在閉合、斷開的瞬間也存在充放電現(xiàn)象,為什么沒有看到小燈泡明暗的變化呢?”這個(gè)潛在的問題不同于在之前電感對(duì)交變電流有阻礙作用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象那么外顯,但是又極有探究和思考的價(jià)值．作為學(xué)生學(xué)習(xí)促進(jìn)者的教師設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)就瞬間點(diǎn)亮了所有學(xué)生的思維之燈:“直流電路中電鍵閉合、斷開瞬間照理說會(huì)看到燈泡閃亮一下” (如圖4所示)．結(jié)果需質(zhì)疑,有疑則有思,有思必有得．一套看似簡單但效果極佳的自創(chuàng)教具,通過不斷開關(guān)的合、開就成功解釋了電容器反復(fù)充放電的理論解釋,起到了“四兩撥千斤”的教學(xué)實(shí)效,學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)物理原來這么有趣,只要開動(dòng)腦筋,一些生活中的復(fù)雜現(xiàn)象可以通過很簡單的裝置來解釋．并不是所有的物理問題都是高大上的,更多的物理問題是接地氣的.這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)、應(yīng)用物理知識(shí)解決生活、生產(chǎn)中的實(shí)際問題的能力培養(yǎng)起到了潛移默化的作用．教師在課堂上的自制5個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)也給學(xué)生做了很好的示范,也激發(fā)了學(xué)生科學(xué)探索興趣,也內(nèi)化了學(xué)生了創(chuàng)新意識(shí)．

圖4 用單刀雙擲開關(guān)演示電容器充放電

3 注重方法滲透,挖掘?qū)W生創(chuàng)新潛能

物理本身蘊(yùn)含著豐富的物理思想．在中學(xué)物理中出現(xiàn)的物理思想有:方程思想,函數(shù)思想,分類思想,數(shù)形結(jié)合思想,遞推思想,模型思想等．在教學(xué)過程中,注重物理思想方法的滲透:在講解新知識(shí)的過程中滲透物理思想方法;在習(xí)題講解的過程中揭示物理思想方法;在知識(shí)的總結(jié)歸納過程中概括物理思想方法,讓學(xué)生學(xué)會(huì)用物理思想方法去解決、思考實(shí)際問題,從而鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維,達(dá)到挖掘?qū)W生創(chuàng)新潛能的目的．

例如在進(jìn)行電容器的電容教學(xué)中設(shè)計(jì)探究電容器的電容的分組實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生理解電容這個(gè)概念．考慮到實(shí)驗(yàn)條件和分組需求,受庫侖二分法的啟發(fā),設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)．

分組實(shí)驗(yàn):二分法探究電容器的電容.

庫侖在研究庫侖定律的時(shí)候采用了電荷量二分法:兩個(gè)完全相同的金屬小球,一個(gè)帶電一個(gè)不帶電,互相接觸以后,前者的電荷量就會(huì)分給后者一半．今天我們就利用這種思想來探究電容器的帶電荷量與兩板間電勢(shì)差的關(guān)系．

實(shí)驗(yàn)器材:每小組有兩只相同規(guī)格的同種電容器(2200 μF，16 V)、一個(gè)低壓電源、一個(gè)數(shù)字電表．

圖5 二分法探究電容器的電容

實(shí)驗(yàn)步驟:

(1) 用電池給電容器甲充電,測(cè)量其兩端電勢(shì)差U1,數(shù)據(jù)記入表格.

(2) 將電容器甲與不帶電的電容器乙串聯(lián),使得電容器甲的帶電荷量減為Q/2,測(cè)量電容器甲兩端的電勢(shì)差U2,數(shù)據(jù)記入表格.

(3) 使電容器乙完全放電,然后與電容器甲串聯(lián),使電容器甲的電荷量減為Q/4,測(cè)量其兩端電勢(shì)差U3,數(shù)據(jù)記入表格.

(4) 使電容器乙完全放電,然后再次與電容器甲串聯(lián),使電容器甲的電荷量減為Q/8,測(cè)量其兩端電勢(shì)差U4,數(shù)據(jù)記入表格.

(5) 使電容器乙完全放電,再與電容器甲串聯(lián),使電容器甲的電荷量減為Q/16,測(cè)量其兩端電勢(shì)差U5,數(shù)據(jù)記入表格.

(6) 使電容器乙完全放電,再與電容器甲串聯(lián),使電容器甲的電荷量減為Q/32,測(cè)量其兩端電勢(shì)差U6,數(shù)據(jù)記入表格．

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄入表1.

表1 同一個(gè)電容器甲

數(shù)據(jù)數(shù)理方法:

(1) 通過觀察,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)電壓隨著電荷量的減半而減半,從而得到比值不變．

(2) 利用Excel繪圖，如圖6所示.

圖6

由圖表不難發(fā)現(xiàn),系列1(電量與電勢(shì)差的關(guān)系圖)與線性參考線幾乎吻合,由此說明電荷量與電勢(shì)差的比值不變,從而得到電容的概念．然后,利用數(shù)字多用電表的電容檔測(cè)量不同的電容器的電容,完善電容的概念．

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙地運(yùn)用二分法實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo),學(xué)生在分組學(xué)生中也體會(huì)到了科學(xué)思維的魅力.

4 打造人文課堂,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新情懷

普通高中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出,在人類文化背景下構(gòu)建高中物理課程體系,充分體現(xiàn)物理課程的人文內(nèi)涵,發(fā)揮物理課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生人文精神的積極作用．課程改革不僅在課程理念、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)方面的變革,而且體現(xiàn)在課程文化的重構(gòu),應(yīng)實(shí)現(xiàn)“由技術(shù)取向”到“文化取向”的根本性轉(zhuǎn)變．因?yàn)椤皼]有科學(xué)的人文是殘缺的人文,人文要有科學(xué)的基礎(chǔ)與科學(xué)的精髓;沒有人文的科學(xué)是殘缺的科學(xué),科學(xué)要有人文的精神與人文的內(nèi)涵．”普通高中的培養(yǎng)目標(biāo)是進(jìn)一步提升學(xué)生綜合素質(zhì),著力發(fā)展核心素養(yǎng),使學(xué)生具有理想信念和社會(huì)責(zé)任感,具有科學(xué)文化素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力,具有自主發(fā)展能力和溝通合作能力．任何一個(gè)物理概念、規(guī)律的背后都有物理學(xué)家的人文情懷與人文思想的軌跡,他們?cè)谶@種充滿人類理想與激情的探索中,求真、向善、唯美,一次次超越前人智慧的上限,引領(lǐng)著人類不斷從未知走向已知．

在科學(xué)發(fā)展的歷程中,一種新的思想,一種新的觀念,要讓人們接受,也包括讓最早萌生這種思想和觀念的人自己完全接受,需要時(shí)間,也需要更多的人對(duì)這種思想和觀念的深入解析．在19世紀(jì)末,普朗克對(duì)黑體輻射的研究提出能量量子化的概念就是一個(gè)人文科學(xué)的典型案例．在很長的歷史時(shí)期內(nèi),不僅是物理學(xué)界,就是整個(gè)科學(xué)和哲學(xué)界都認(rèn)為,一切自然過程都是連續(xù)的.數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家萊布尼茲曾經(jīng)說道:“自然界不會(huì)突變．如果要對(duì)此提出疑問,那么世界將會(huì)出現(xiàn)許多間隙,這就迫使我們?nèi)テ蚯笊耢`來解釋自然現(xiàn)象了．間斷性同科學(xué)格格不入”．正是這樣的信條使普朗克惶惑．他對(duì)兒子說,自己的發(fā)現(xiàn)“要么是荒誕無稽的,要么也許是牛頓以來物理學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一”．這需要強(qiáng)大創(chuàng)新能力、執(zhí)著的研究精神和大膽質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度!

總之,學(xué)生的創(chuàng)新潛能好比一個(gè)“礦”,這個(gè)“礦”里藏著豐富的財(cái)產(chǎn),但是,它需要人去勘探、發(fā)現(xiàn)和開采．如果把它埋在地下,就不能成為有用的資源．這就需要我們教師在教學(xué)中,努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能,才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的人才．