姜 靜

(青島大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266071)

培養(yǎng)師范生學(xué)科教學(xué)設(shè)計能力和創(chuàng)新能力是高師培養(yǎng)目標的重要組成部分；中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計中存在許多需要創(chuàng)新之處(可稱為創(chuàng)新點).因此在《中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計》課程教學(xué)中，將培養(yǎng)教學(xué)設(shè)計能力與培養(yǎng)創(chuàng)新能力相結(jié)合具有極大的可能性和必要性.此外，在這些創(chuàng)新點上進行創(chuàng)新，對于促進中學(xué)物理課程改革的深入也具有非常重要的現(xiàn)實意義.為了在《中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計》課程教學(xué)中將這兩種能力的培養(yǎng)有機結(jié)合，本文提出了物理教學(xué)設(shè)計中創(chuàng)新性問題解決模式.

1 理論基礎(chǔ)和實施條件

物理教學(xué)設(shè)計中創(chuàng)新性問題解決模式由理論基礎(chǔ)、目標、程序和條件構(gòu)成一個有機系統(tǒng).該模式的理論基礎(chǔ)是：創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新方法的理論[1]、高等教育心理學(xué)中關(guān)于問題解決以及創(chuàng)造力培養(yǎng)的學(xué)說[2，3]以及中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計的理論.該模式的特點是：強調(diào)使學(xué)生運用創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新方法，創(chuàng)造性解決物理教學(xué)設(shè)計中具有創(chuàng)新點的問題，在培養(yǎng)物理教學(xué)設(shè)計能力的同時培養(yǎng)創(chuàng)新能力.該模式要求師范生經(jīng)歷創(chuàng)造性物理教學(xué)設(shè)計活動；運用物理教學(xué)設(shè)計理論，培養(yǎng)物理教學(xué)設(shè)計能力；運用創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力.該模式的實施條件是：物理教學(xué)設(shè)計的作業(yè)要具有明顯的創(chuàng)新空間，能夠找到明確的創(chuàng)新點；學(xué)生已初步學(xué)習(xí)過一般教育教學(xué)理論、物理課程與教學(xué)理論，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過或當前正在學(xué)習(xí)的是中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計以及關(guān)于創(chuàng)造和創(chuàng)新的基本理論.

2 操作程序

2.1 提出問題、激發(fā)動機

首先由教師或?qū)W生提出某一中學(xué)物理教學(xué)中存在創(chuàng)新點的問題，把它作為教學(xué)設(shè)計的作業(yè)；其次,明確創(chuàng)新要求.教師引導(dǎo)學(xué)生準確定位教學(xué)設(shè)計中的創(chuàng)新點并向?qū)W生提出該教學(xué)設(shè)計的創(chuàng)新性要求；最后，利用強化.告知學(xué)生本作業(yè)成績將作為階段測驗成績，并且主要將創(chuàng)新性解決問題的水平作為評分依據(jù).如此，使學(xué)生的物理教學(xué)設(shè)計活動中所要解決的問題成為沒有現(xiàn)成答案的，需創(chuàng)造性解決的問題.例如《“飛機的升力”(初中物理)》，根據(jù)學(xué)情分析知“機翼上方氣體的流速大于下方氣體的流速”是個教學(xué)難點，造成難點的原因是：難以給初中生證明從機翼首端分開的兩股氣流同時到達機翼的尾端.目前鮮有能很好地突破這一難點的教學(xué)設(shè)計，教師就可以提出這一具有創(chuàng)新點的問題作為教學(xué)設(shè)計作業(yè).

2.2 收集資料，訓(xùn)練批判性思維.

教師引導(dǎo)學(xué)生利用各種可靠渠道收集所選定教學(xué)設(shè)計作業(yè)的已有教學(xué)設(shè)計，進行研讀，運用批判性思維，找到其中的不足.例如，從期刊和網(wǎng)絡(luò)上收集了關(guān)于“飛機的升力”的教學(xué)設(shè)計若干份，引導(dǎo)學(xué)生仔細審視，運用邏輯思維和批判性思維[1]發(fā)現(xiàn)了共同的、明顯的不足：在得出“機翼上方空氣流速大于下方”這一結(jié)論的過程中存在邏輯斷點，即沒有證明“機翼上方空氣和下方空氣是在相同時間內(nèi)通了機翼”.

2.3 進行創(chuàng)新訓(xùn)練，創(chuàng)造性解決問題.

引導(dǎo)學(xué)生運用發(fā)散思維和聚合思維，同時綜合運用其它各種創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造方法，鼓勵學(xué)生大膽提出盡可能多的創(chuàng)新方案，檢驗各種創(chuàng)新方案，選取最優(yōu)方案有效解決教學(xué)設(shè)計中需要創(chuàng)新的問題.例如，針對上述”飛機的升力“教學(xué)中“機翼上方空氣流速大于下方”這一教學(xué)難點，學(xué)生的創(chuàng)新經(jīng)歷了橫向思維和縱向思維兩個階段的循環(huán).

橫向思維階段：想出各種直接證明飛機機翼上方空氣流速大于下方的辦法.縱向思維階段：欲證明飛機機翼上方空氣流速大于下方，可先證明從飛機機翼首端分開的兩股氣流同時到達尾端.如果問題仍得不到很好的解決，則重復(fù)以上兩個階段.下面展開說明.

訓(xùn)練橫向思維，踐行創(chuàng)新方法.為了證明“機翼上方空氣流速大于下方”，學(xué)生運用了發(fā)散思維和頭腦風暴法等創(chuàng)造性思維及創(chuàng)造方法，設(shè)想的創(chuàng)新演示實驗方案有：① 把機翼上方和下方貼上紙條，用吹風機自機翼首端向尾端吹風，哪邊紙條動的較快哪邊氣體流速較大；② 把機翼上方和下方插上小風車，用吹風機自機翼首端向尾端吹風，哪邊風車轉(zhuǎn)動的較快哪邊氣體流速較大；③ 用吹風機自機翼首端向尾端吹動煙霧，煙霧被機翼分為上下兩股，哪股煙霧運動的較快那邊空氣流速較大.其間學(xué)生用到了形象思維(想象煙霧或水霧的運動軌跡)、類比型創(chuàng)新方法(將水霧中的小水滴類比為空氣分子、將煙霧中的微粒類比為空氣分子)等創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新方法.引導(dǎo)學(xué)生進行上述方案的實驗，并運用聚合思維檢驗所有的方案，發(fā)現(xiàn)三個方案實驗現(xiàn)象均不明顯，達不到期望效果.于是轉(zhuǎn)而訓(xùn)練縱向思維.

訓(xùn)練縱向思維：引導(dǎo)學(xué)生運用縱向思維轉(zhuǎn)換實驗思路及教學(xué)邏輯，將證明“機翼上方空氣流速大于下方”轉(zhuǎn)換為證明“氣流從機翼首端分為兩股同時到達尾端”.

接下來，在證明“氣流從機翼首端分為兩股同時到達尾端”的實驗創(chuàng)新中，再訓(xùn)練橫向思維，踐行創(chuàng)新方法.引導(dǎo)學(xué)生運用橫向思維、頭腦風暴法等創(chuàng)新方法，設(shè)想出的創(chuàng)新實驗方案有：④ 用吹風機自機翼首端向尾端吹動煙霧模擬氣流，觀察到煙霧被機翼分為上下兩股并同時到達機翼尾端；⑤ 用噴霧器自機翼首端向尾端噴霧模擬氣流，水霧被機翼分為上下兩股并同時到達機翼尾端；⑥ 用兩個噴霧器(分別裝有紅、藍色液體)同時在機翼上、下方分別自機翼首端向尾端噴霧，在機翼尾端豎直放置一個白板承接噴霧，機翼上、下方的兩股不同顏色的噴霧同時到達機翼尾端，同時落在白板上；⑦ 將⑥中的機翼加長，有可能克服實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝的缺點；⑧ 在⑥、⑦的基礎(chǔ)上，同時對通過機翼的噴霧或煙霧進行錄像，然后用慢放功能播放，有可能更加明顯地觀察到水霧或煙霧被機翼分為上下兩股并同時到達機翼尾端；還可以利用頻閃照相顯示兩股水霧或煙霧的運動軌跡；其間學(xué)生運用的創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新方法還有和田十二法(加一加：裝紅色液體的噴霧器+裝藍色液體的噴霧器+白板；擴一擴：加長機翼)、缺點列舉法(列舉機翼上、下方的兩股不同顏色的霧同時到達機翼尾端不明顯、轉(zhuǎn)瞬即逝等缺點)等.

引導(dǎo)學(xué)生進行上述方案的實驗，根據(jù)實驗效果，運用聚合思維檢驗所有的方案，發(fā)現(xiàn)方案⑧效果較好.然而為了找到更好的方案，還可以再繼續(xù)下一輪創(chuàng)新.

2.4 評價與反饋

按照“教學(xué)理念與目標”、“教學(xué)內(nèi)容”、“教學(xué)過程與方法”、“創(chuàng)新”五項一級指標對學(xué)生的物理教學(xué)設(shè)計作業(yè)進行定量、定性的評價，包括學(xué)生自評、學(xué)生團隊互評以及教師評，并將評價結(jié)果反饋給學(xué)生.

3 總結(jié)

物理教學(xué)設(shè)計中“創(chuàng)新性問題解決模式”以中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計中具有創(chuàng)新點的問題做為切入點，把訓(xùn)練創(chuàng)造性思維、運用創(chuàng)新方法、培養(yǎng)創(chuàng)新能力與培養(yǎng)中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計能力結(jié)合起來，使學(xué)生的中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計過程成為創(chuàng)造性問題解決過程，實現(xiàn)了高師教育類課程教學(xué)與創(chuàng)造、創(chuàng)新教育的有機統(tǒng)一.筆者在高師本科以及教育碩士《中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計》課程教學(xué)中，在指導(dǎo)本科生和教育碩士參加各級物理教學(xué)技能大賽、自制教具與設(shè)計實驗展評[4]的過程中進行了幾輪實驗，證明了該模式具有很好的可行性和實效性.