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习近平同志说:“全社会要弘扬创新精神,提高创新能力”。创新意识是创新能力的思想基础,创新兴趣是创新能力的动力源泉,创新动机是创新能力的行为诱因,创新习惯是创新能力的达成条件。本文从中学物理教学的角度,就如何强化学生的创新意识、如何激发学生的创新兴趣、如何诱发学生的创新动机、如何培养学生的创新习惯,谈谈个人的实践与体会。
1 鼓励质疑——强化学生的创新意识
物理学家爱因斯坦说过:“提出一个问题,往往比解决一个问题更重要”。因为解决问题是知识技能的运用问题,而提出一个新问题不仅需要具备创新意识,还需要具有创新的勇气。质疑是在已有的知识的基础上有新的见解、新的发现、新的突破思维。教学中鼓励学生大胆质疑,有利于强化学生的创新意识。
观察既是发现问题的前提,又是思维创新的基础。因此,要使学生能大胆的提出问题,首先要注意培养学生敏锐的洞察力。如伦琴在克鲁克斯管外偶然发现了x射线,就是由于他具备敏锐的洞察力的缘故。培养学生的洞察力具体的做法是教学中引导学生对事物之间的相似性、特异性、重复性进行比较,由此而发现事物之间必然联系与本质现象。如引导学生对位移-时间图象与速度——时间图象进行比较,使学生发现位移-时间图象能直观且定量的描述运动物体各时刻的位移,但不能直观地描述运动物体各时刻的运动速度,对运动物体速度的变化描述也只能是定性的匀速、加速或减速,而速度——时间图象则能准确地描述物体的运动速度及直观的描述物体运动速度的变化,但不能直观地描述运动物体各时刻的位移。通过上面的比较,学生自然会提出如下问题:对于一个具体的运动,是应用位移-时间图象描述还是应用速度——时间图象描述?
其次是引导学生对课本或教材大胆质疑。在平时教学中,对新课内容教师有意识地布置学生预习,要求学生对课本中理论大胆地构思自己的设想,提出自己的观点和见解,只要设想合理,不管结果正确与否,同时课堂上对学生这种大胆质疑的精神给予充分的肯定。训练伊始往往没有人敢提出不同见解,但私下安排个别学生先做表率,在课堂上对他们表扬鼓励,经过一段时间训练,学生就养成提问题的习惯,许多学生就能大胆地提出自己的见解和看法。例如,在高一物理第二章《机械运动》的教学中,书本上有这么一句话“选择不同参考系来观察同一个运动,观察的结果会有不同。”有一位学生对这句话提出了质疑,他认为光的传播速度是30万公里/秒,是宇宙中最快的,如果取与光运动方向反向速度为1万公里/秒的物体做参考系,光的速度不就变成了31万公里每/秒吗?怎么能说30万公里/秒的速度是宇宙中的最大速度呢?难道光一定要取静止的物体作为参考系?宇宙中有绝对静止的物体吗?类似这位学生提出的质疑会让教师兴奋,说明教师布置的工作产生了积极效应。要求学生探究教材而提出自己的疑问,不仅能增强学生预习的针对性,提高预习效果,而且还能有效地激发学生质疑的兴趣,强化学生的创新意识。
2 创设情境,激发学生的创新兴趣
俗话说兴趣是最好的老师,兴趣是一种积极的态度倾向。学生一旦对某事发生了兴趣,会促使各种感官处于最活跃的状态,能集中高度的注意力,在大脑中形成最优的兴奋中心,从而为参与学习提供最佳的心理准备。要提高学生的创新能力,教师就必须创设良好的教学情境。
众所周知,创设类比教学情境是中学物理教学中最常见的方法,因为采用类比,不仅可以促进学生对物理概念与规律的理解,还可以使学生的知识得到较好的发展与迁移。例如,利用v-t图象面积的意义引导学生类比得到a-t图象的面积是物体速度的变化量;F-t图象的面积是物体的冲量或物体动量的变化量等。创设类比情境不仅是学生获取新知的有效措施,而且还是引导学生进行学习创新的良好途径。如引导学生对重力做功与电场力做功进行类比的过程中,使学生在“机械能守恒定律”的基础上类比得到“若只有电场力做功,带电物体的电势能与动能之和保持不变”及“若只有电场力和重力做功,带电物体的重力势能、电势能与动能三者之和保持不变”的所谓新的物理定律。
教学情境的创设方法有智力激励法、列举法、形态分析法等等,限于篇幅,故不再一一列举,读者可窥斑见豹。
铁棒磨针非一日之功,冰冻三尺非一日之寒。学生的创新能力的形成离不开教师长期性的启发引导与训练,更依赖于学生浓厚持久的创新性兴趣。
3 促进求异,诱发学生的创新动机
求异是指人们在认识过程中着力于发掘客观事物的差异性、现象与本质、形式与内容之间的不一致性,已有知识的局限性等。对常见的现象和已有的权威理论持分析、怀疑、批判的态度,求异的实质在于创新。教师在教学过程中如能够不断的鼓励学生的求异创新,就能够促进学生发散思维能力的提高,增强学生求异思维的灵感,从而激发学生的创新的动机。教师在教学过程中针对物理现象、物理规律、物理定理、定律等,只要给学生说明前人对这问题的观点,并说明产生这一观点的原因,而不告诉学生这是唯一的正确结论,而要启发学生随着理论的发展某些现在认为正确的结论有可能将来需要修正或改变,这样就不至于束缚学生的求异与创新。这种教学思想,有利于促进学生发散思维的开发,收敛思维的形成,从而能够更好的诱发学生创新的原动力。
例如,在高三《能量守恒定律》的单元复习课当中,学生在重温能的转化和守恒定律的过程当中就提出这么一个问题:化学课本中学习了质量守恒定律,物理学中学习了能量守恒定律,而爱因斯坦的质能方程E=mc告诉我们质量是可以转化为能量,难道质量和能量还会守恒吗?当学生提完这个问题时我称赞学生说:“你的问题提得非常好,能积极思维,有创新见解。”接着我进一步问:“你有自己的结论吗?”学生说:“有!我认为质量没有转化为能量的前提下,质量守恒和能量守恒这两个定律是完全正确的,如果有质量转化为能量的前提下应该将定律修正为质能守恒定律了。”“好!非常好!”我发自内心地称赞学生。接着我针对这个问题作了简单的历史背景介绍:在爱因斯坦以前,人们分别承认质量守恒和能量守恒这两个定律,而不知这两个定律应当进一步统一为质能守恒定律。随着20世纪发现了原子核的反应以及这种反应中生成物的质量竟可[HJ1。36mm] 以比反应前的质量少,这在当时几乎成了科学危机。爱因斯坦提出的质量M与能量E的关系式E=Mc2则克服了上述理论危机(c为光速)。这个公式把质量与能量从绝对意义上联系了起来,质量守恒与能量守恒定律可以融为一个定律了。
显然,通过促进学生求异,不仅能较好地诱发学生的创新动机,而且还可以进一步强化学生的创新意识和创新兴趣。
4 强化训练,培养学生的创新习惯
学生创新习惯必须靠平时的强化训练来实现,教师有好的构思和设想必须依赖于创新训练,这样才能保证创新能力的提高。教师在教学过程中,课内与课外布置适当的创新思维训练的习题和小课题,将创新思维的训练成为学生日常学习的一部分。强化训练的方式主要为两个方面:一是进行思维速度的训练,此训练有助于提高学生的观察力、注意力、记忆力、想象力,为学生创新能力的发展提供智力保障;二是进行思维深度的训练,此训练有助于加强学生揭露事物之间的本质联系,找出事物之间的内在规律,可以提高学生创新的质量和创新的层次。
教师可在教学中,经常有意识的提出类似如下一些有助于提高学生创新思维能力的问题:①某一物体受到五个大小均为F的力(头尾相接构成正六边形)作用,求这五个的合力大小?②竖直上抛的物体又落回到原出发点的运动性质是什么?③公式s=v0t [SX(]1[]2[SX)]at2是表示匀变速直线运动的位移随时间的变化规律,而平抛运动是匀变速曲线运动,公式s=v0t [SX(]1[]2[SX)]at2是否适用?如果要用公式s=v0t [SX(]1[]2[SX)]at2来处理平抛运动,应注意些什么问题?④双缝干涉的条纹间距公式x=[SX(]L[]d[SX)]λ可以通过数学方法推导得出,那么你能推导出薄膜干涉的条纹间距公式吗?显然,问题①②有利于促进学生思维的敏捷性,而问题③④则可以促进学生思维的深刻性。
引导学生对类似上面问题进行长期性的训练,不仅能促进学生在学习方面养成积极思维的习惯,而且还有助于提高学生的思维品质,随之而逐步形成的就是创新能力。
1 鼓励质疑——强化学生的创新意识
物理学家爱因斯坦说过:“提出一个问题,往往比解决一个问题更重要”。因为解决问题是知识技能的运用问题,而提出一个新问题不仅需要具备创新意识,还需要具有创新的勇气。质疑是在已有的知识的基础上有新的见解、新的发现、新的突破思维。教学中鼓励学生大胆质疑,有利于强化学生的创新意识。
观察既是发现问题的前提,又是思维创新的基础。因此,要使学生能大胆的提出问题,首先要注意培养学生敏锐的洞察力。如伦琴在克鲁克斯管外偶然发现了x射线,就是由于他具备敏锐的洞察力的缘故。培养学生的洞察力具体的做法是教学中引导学生对事物之间的相似性、特异性、重复性进行比较,由此而发现事物之间必然联系与本质现象。如引导学生对位移-时间图象与速度——时间图象进行比较,使学生发现位移-时间图象能直观且定量的描述运动物体各时刻的位移,但不能直观地描述运动物体各时刻的运动速度,对运动物体速度的变化描述也只能是定性的匀速、加速或减速,而速度——时间图象则能准确地描述物体的运动速度及直观的描述物体运动速度的变化,但不能直观地描述运动物体各时刻的位移。通过上面的比较,学生自然会提出如下问题:对于一个具体的运动,是应用位移-时间图象描述还是应用速度——时间图象描述?
其次是引导学生对课本或教材大胆质疑。在平时教学中,对新课内容教师有意识地布置学生预习,要求学生对课本中理论大胆地构思自己的设想,提出自己的观点和见解,只要设想合理,不管结果正确与否,同时课堂上对学生这种大胆质疑的精神给予充分的肯定。训练伊始往往没有人敢提出不同见解,但私下安排个别学生先做表率,在课堂上对他们表扬鼓励,经过一段时间训练,学生就养成提问题的习惯,许多学生就能大胆地提出自己的见解和看法。例如,在高一物理第二章《机械运动》的教学中,书本上有这么一句话“选择不同参考系来观察同一个运动,观察的结果会有不同。”有一位学生对这句话提出了质疑,他认为光的传播速度是30万公里/秒,是宇宙中最快的,如果取与光运动方向反向速度为1万公里/秒的物体做参考系,光的速度不就变成了31万公里每/秒吗?怎么能说30万公里/秒的速度是宇宙中的最大速度呢?难道光一定要取静止的物体作为参考系?宇宙中有绝对静止的物体吗?类似这位学生提出的质疑会让教师兴奋,说明教师布置的工作产生了积极效应。要求学生探究教材而提出自己的疑问,不仅能增强学生预习的针对性,提高预习效果,而且还能有效地激发学生质疑的兴趣,强化学生的创新意识。
2 创设情境,激发学生的创新兴趣
俗话说兴趣是最好的老师,兴趣是一种积极的态度倾向。学生一旦对某事发生了兴趣,会促使各种感官处于最活跃的状态,能集中高度的注意力,在大脑中形成最优的兴奋中心,从而为参与学习提供最佳的心理准备。要提高学生的创新能力,教师就必须创设良好的教学情境。
众所周知,创设类比教学情境是中学物理教学中最常见的方法,因为采用类比,不仅可以促进学生对物理概念与规律的理解,还可以使学生的知识得到较好的发展与迁移。例如,利用v-t图象面积的意义引导学生类比得到a-t图象的面积是物体速度的变化量;F-t图象的面积是物体的冲量或物体动量的变化量等。创设类比情境不仅是学生获取新知的有效措施,而且还是引导学生进行学习创新的良好途径。如引导学生对重力做功与电场力做功进行类比的过程中,使学生在“机械能守恒定律”的基础上类比得到“若只有电场力做功,带电物体的电势能与动能之和保持不变”及“若只有电场力和重力做功,带电物体的重力势能、电势能与动能三者之和保持不变”的所谓新的物理定律。
教学情境的创设方法有智力激励法、列举法、形态分析法等等,限于篇幅,故不再一一列举,读者可窥斑见豹。
铁棒磨针非一日之功,冰冻三尺非一日之寒。学生的创新能力的形成离不开教师长期性的启发引导与训练,更依赖于学生浓厚持久的创新性兴趣。
3 促进求异,诱发学生的创新动机
求异是指人们在认识过程中着力于发掘客观事物的差异性、现象与本质、形式与内容之间的不一致性,已有知识的局限性等。对常见的现象和已有的权威理论持分析、怀疑、批判的态度,求异的实质在于创新。教师在教学过程中如能够不断的鼓励学生的求异创新,就能够促进学生发散思维能力的提高,增强学生求异思维的灵感,从而激发学生的创新的动机。教师在教学过程中针对物理现象、物理规律、物理定理、定律等,只要给学生说明前人对这问题的观点,并说明产生这一观点的原因,而不告诉学生这是唯一的正确结论,而要启发学生随着理论的发展某些现在认为正确的结论有可能将来需要修正或改变,这样就不至于束缚学生的求异与创新。这种教学思想,有利于促进学生发散思维的开发,收敛思维的形成,从而能够更好的诱发学生创新的原动力。
例如,在高三《能量守恒定律》的单元复习课当中,学生在重温能的转化和守恒定律的过程当中就提出这么一个问题:化学课本中学习了质量守恒定律,物理学中学习了能量守恒定律,而爱因斯坦的质能方程E=mc告诉我们质量是可以转化为能量,难道质量和能量还会守恒吗?当学生提完这个问题时我称赞学生说:“你的问题提得非常好,能积极思维,有创新见解。”接着我进一步问:“你有自己的结论吗?”学生说:“有!我认为质量没有转化为能量的前提下,质量守恒和能量守恒这两个定律是完全正确的,如果有质量转化为能量的前提下应该将定律修正为质能守恒定律了。”“好!非常好!”我发自内心地称赞学生。接着我针对这个问题作了简单的历史背景介绍:在爱因斯坦以前,人们分别承认质量守恒和能量守恒这两个定律,而不知这两个定律应当进一步统一为质能守恒定律。随着20世纪发现了原子核的反应以及这种反应中生成物的质量竟可[HJ1。36mm] 以比反应前的质量少,这在当时几乎成了科学危机。爱因斯坦提出的质量M与能量E的关系式E=Mc2则克服了上述理论危机(c为光速)。这个公式把质量与能量从绝对意义上联系了起来,质量守恒与能量守恒定律可以融为一个定律了。
显然,通过促进学生求异,不仅能较好地诱发学生的创新动机,而且还可以进一步强化学生的创新意识和创新兴趣。
4 强化训练,培养学生的创新习惯
学生创新习惯必须靠平时的强化训练来实现,教师有好的构思和设想必须依赖于创新训练,这样才能保证创新能力的提高。教师在教学过程中,课内与课外布置适当的创新思维训练的习题和小课题,将创新思维的训练成为学生日常学习的一部分。强化训练的方式主要为两个方面:一是进行思维速度的训练,此训练有助于提高学生的观察力、注意力、记忆力、想象力,为学生创新能力的发展提供智力保障;二是进行思维深度的训练,此训练有助于加强学生揭露事物之间的本质联系,找出事物之间的内在规律,可以提高学生创新的质量和创新的层次。
教师可在教学中,经常有意识的提出类似如下一些有助于提高学生创新思维能力的问题:①某一物体受到五个大小均为F的力(头尾相接构成正六边形)作用,求这五个的合力大小?②竖直上抛的物体又落回到原出发点的运动性质是什么?③公式s=v0t [SX(]1[]2[SX)]at2是表示匀变速直线运动的位移随时间的变化规律,而平抛运动是匀变速曲线运动,公式s=v0t [SX(]1[]2[SX)]at2是否适用?如果要用公式s=v0t [SX(]1[]2[SX)]at2来处理平抛运动,应注意些什么问题?④双缝干涉的条纹间距公式x=[SX(]L[]d[SX)]λ可以通过数学方法推导得出,那么你能推导出薄膜干涉的条纹间距公式吗?显然,问题①②有利于促进学生思维的敏捷性,而问题③④则可以促进学生思维的深刻性。
引导学生对类似上面问题进行长期性的训练,不仅能促进学生在学习方面养成积极思维的习惯,而且还有助于提高学生的思维品质,随之而逐步形成的就是创新能力。