如何在高中物理教学中培养学生的创新意识和创新能力

Question

如题所述

Answer 1

如何在高中物理教学中培养学生的创新意识和创新能力
现代科学技术飞速发展，知识不断更新，对人才的要求越来越高。我国正在大力开展素质教育，人的身体素质、思想素质、科学的素质至关重要。中学物理课程的主要任务是学习物理基础知识及其应用，培养学生学习物理的兴趣，学会学习，树立科学观点，科学精神以及创新意识和创新能力。高中物理对全面提高学生素质，特别是科学素质有重要作用。科学素质反映人们对日常经历的事情充满好奇心，能够提出问题、发现问题和解决问题。面对市场经济和国际竞争的挑战，年轻一代需要的不仅是接受现成的真理，更需要的是树立不断探求真理的信念和勇气，学会探求真理的方法。社会、时代的需求，要求发展学生的开拓精神、创新意识和创新能力。没有创新，就不能有所发现，有所突破；没有创造，只能亦步亦趋，人云亦云，社会不能进步，科学不能发展。对21世纪人才而言，必须具有创新意识和创造能力，高中物理教学要重视培养学生的创新意识和创新能力。
创造和创新的内容
创造力是人类思维的高级形态，是智力的高级表现。它是根据一定目的，运用一切已知信息，在新异情况或困难面前采取对策，独特新颖且有价值地在解决问题过程中表现出来的智力品质。
创造与模仿是两个不同的概念，举一反三、灵活运用，实质都是模仿的范畴。创造要在模仿的基础上，创造出原来没有的东西。创造的特点是新，一般而言，想出新办法、新思想，建立新理论，做出新成绩和新东西，叫做创造。按价值的大小创造可分为三个层次：（1）、高级的创造：前所未有，如瓦特发明蒸汽机；（2）、中级的创造：产生一般社会价值，如革新与发明；（3）、初级的创造：对个人的发展有价值。通常学生在学习期间的创造多属于初级的创造，其主要表现在能够发现问题，提出问题，能够用自己的语言科学地表达所学知识，把知识重新整化，有新意的小论文、小制作等。创造性的学习特点是：重视思维的敏捷性、灵活性，能够用广泛的观点，多方位、多途径地迅速地进行思考；注意事物之间的差异，对于问题的缺欠非常敏感；善于发现问题，善于在经验和学习知识的基础上，大胆想象，构建新的图象，提出自己的看法，并勇于尝试。
物理学的创造性思维是探求创造新的物理知识的思维活动，包括提出新的物理问题，设计新的物理试验，发明新的物理技术，形成新的物理概念，创建新的物理理论，启用新的物理方法，作出新的物理解释。物理学创造能力包括两方面：一是重新安排、组合已有的物理知识，创造新的知识和形象，如牛顿总结伽利略等人的成果，提出了牛顿三个定律；二是突破已有的物理知识，提出崭新的见解、设想、思路、观点，如爱因斯坦提出相对论。
二、物理教学中培养学生创新意识和创新能力的途径
1、创设情境，让学生在物理学习中学会科学研究和科学创新的方法
在物理教学中，要教会学生怎样思考，教会学生科学研究和科学创造的方法。布鲁纳说，学习即发现，对于重要的物理规律可采用模拟发现法来展开教学，把教学过程变成激动人心的科学探索过程，培养学生热爱科学的品质和科学创造能力。物理学发展过程中形成了一整套科学方法，如在自由落体教学中，引导学生深入理解伽利略是如何得到落体定律的。伽利略通过落体理想试验否定了亚里士多德的观点，推导出初速为零的匀加速直线运动有s/t2=　c，进而用倾角不大的斜面试验加以验证。最后推论出倾角为900时小球是匀加速运动。伽利略把试验和数学结合在一起既注重逻辑推理，又依靠试验，这样就构成了一套完整的科学研究方法。伽利略的理想试验，以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律。这种把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来的理想试验，是科学研究的重要方法。物理学研究方法由伽利略首创，是人类历史最伟大的发现之一， 既观察 试验 假设 通过试验验证假设 理论 通过广泛的实践验证理论。
在物理教学中应引导学生从前辈科学家的创新活动中学习处理问题的方法。（1）、怎样抓住新课题，从而把握科学发展新动态，发现新规律，新现象；（2）、怎样借鉴前人，总结历史的经验教训，从而找到新的途径；（3）、怎样对待矛盾，从矛盾的对立中找到突破口；（4）、怎样设计试验，从而取得判决性的试验结果的。让学生体会到对比方法是探索新现象的规律常用的方法，理想实验是科学推理的重要手段，反证法是逻辑推理的有力工具。
2、培养学生的独立思考能力是创新的前提
孔子曰：“学而不思则惘，思而不学则殆。”牛顿说：“如果我对世界有微小贡献的话，那不是别的，只是由于我的辛勤而耐久的思考所至。”爱因斯坦也说：“学习知识要善于思考，思考，再思考，我就是靠这个办法成为科学家的。”思维是人脑将感性材料加工，提炼为理论认识的过程，独立性是思维的灵魂。独立思考是有所发现，有所突破，有所创造的前提，没有独立思考，只能循规蹈矩，亦步亦趋。知识是能力的载体，无知即无能，没有知识的人谈不上创造。独立思考是理解和掌握知识的必要条件，学习物理重在理解，要想清道理，单纯教师讲解，而学生没有经过独立思考，就不能很好地消化所学的知识，不可能真正深入地想清其中的道理，使之成为自己真正掌握的知识。许多学生在学习和解题时不会独立处理问题，不是题目做的少，而是平常缺乏独立思考，没有独立思考的能力和习惯。所以要培养学生的创新意识和创新能力，就必须培养学生的独立思考能力。
在物理教学中，教师的讲解不能过细，要给学生留下思考、探究和自我开拓的空间。讲的过细，会使学生不分主次，不利于形成知识框架；不利于从基本概念和规律出发分析解决物理问题，而是机械地记具体结论，乱用具体结论，乱套公式，不会独立获取知识，没有自我开拓能力，不会自己钻研新的问题，依赖性大。在教学过程中，注意做到既要讲清，又不能全讲清。对主干知识要讲清，如知识的来龙去脉，经过抽象、概括、分析、推理得来的过程，概念和规律的含义以及规律的使用条件；对派生的知识不能全讲清，给学生留出余地，让学生自己去钻研，“逼迫”学生思考。能让学生自己概括、推理、证明的尽量鼓励学生自己去做。在教学中，对重要的物理规律，课上老师引导学生证明，对一些结论和推论，则以练习和作业的形式让学生自己完成。要求学生自己适时总结，通过对比、归纳、总结，对学过的知识和方法条理化和系统化。对概念的形成，规律的得出，以及它们的应用，无论问题简单还是复杂，都应引导学生做到“心服口服”，即必须经过思考，想通了，才接受；理解了，才应用。学生的独立思考能力越强，创新的欲望就越高。
在教学中，要启发学生积极思维，不搞“满堂灌，”否则老师又辛苦效果又不好。在课堂上，做到讲练结合，教师引导，学生通过思考得出结论。教学就其本质而言，是教师把人类已知的科学真理创造条件转化为学生的真知，同时引导学生把知识转化为能力的一种特殊认识过程。只有让学生亲身参与实践，发挥认识的主体作用，让学生通过独立思考，得出“胜利果实” ，可提高学生的学习兴趣，培养学生探究知识的能力和创造能力。
在教学中尽量让学生多动手，通过观察、实践激发学生思考，促使他们发现问题，提出问题，培养学生的独立思考能力和习惯，培养创新意识和创新能力。做实验时，要求学生认真思考，独立操作，手脑并用。强调学生自己写出试验报告，要求学生自己列出试验步骤，自己设计试验表格，独立完成试验。有些演示试验和课外小试验让学生自己动手做，鼓励学生自己设计试验，从简单开始，逐步提高。鼓励学生刨根问底，养成凡是多问一个为什么的习惯。没有学生的积极性和独立性，将不能培养学生的应用意识和创新精神。
鼓励学生敢于质疑，善于提出问题，大胆猜测，开展讨论和争辩
物理教学施行开放式，不搞“一言堂”。提倡教学互动，发挥学生认识的主体作用。教育学生相信真理，尊重“权威”，但不迷信“权威”。物理教学必须增强学生思维的批判性和独创性，发展创造力，才能把知识提升为智慧，看问题看得大，看得远、看得深、看得全。让学生只能按照课本、教师或“先哲”的说法、想法，去说、去想，则容易限制思路，使思考面过窄，不利于培养学生的创新能力。教学中既要强调教育普遍的基础性，加强实践性和综合性，还要强调主体性（自主性、主动性、创造性），承认个体发展的多样性，给学生留出自主发展的时间和空间，尊重他们的选择。教学中，允许学生有不同见解，允许暂时保留和“想不通”。学生初学物理知识，想做、说错在所难免，重要的是敢想。教师应保护学生敢想敢说的积极性，不能因为学生想错了说错了而受到批评，哪怕有些想法幼稚荒诞。教学中，创造一个相对宽松的环境，提倡学生积极思考，鼓励讨论和辩论。有了宽松的氛围，思维才能活跃，通过思考、讨论，学生不仅加深了对知识的理解，还学会了思考，更尝到了独立思考的“甜头”，使他们更乐于思考，勇于创新。思维敏捷灵活是创造能力的基础，在物理教学中，对学生进行竞争式的训练，提倡学生争辩，可培养学生的灵活思维，提高学生的学习兴趣。
要培养学生的善于提出问题的能力，爱因斯坦指出：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许是一个数学的或者试验技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”要能够独立地提出问题，不经过思考是做不到的。问题能提在点子上，表明了思考的深度。能独立地提出问题，能在别人看来不成问题的地方提出新问题，这正是创造的开始。学生的思维不活跃，在很大程度上表现为不会、也不敢提出问题。在物理教学中，引导学生善于分析理论与试验的矛盾，多种假说的差异与对立，让学生为寻找对物理事实的统一解释，追求物理理论的普遍性而发现和提出问题，激发学生对真理的渴求，培养学生的发现创造能力。解题时，提倡学生一题多解，培养学生的发散思维和独创能力。
“猜测”在物理学发展中有重要作用，教学中应鼓励学生进行大胆“猜测”，深入的思考可激发灵感，放射出智慧的火花。从事实归纳科学规律，而后用演绎的方法利用这些规律去解决问题，是研究问题的重要手段，但有两点必须注意。第一，单纯的演绎不能得到新的认识；第二，单纯的归纳得出的规律知识只适用于与原形相同的场合，不能成为普遍规律。这两点说明：创造性思维需要猜想。类比和联想在物理学发展中起开路和创新作用，教学中可结合具体问题引导学生“猜一猜”，鼓励学生运用类比和联想。如在楞次定律的教学中，通过一个磁铁插入螺线管，研究感应电流磁场和线圈磁通量，让同学猜测感应电流磁场的方向与线圈磁通量有何关系？继而用多个试验加以验证，最后上升为理论。
4、建立宽广的知识面，开展丰富的物理课外活动
组织学生开展丰富多彩的课外活动，如小试验、小制作、小发明、小论文，参观工厂和实验室，增强学生的知识积淀，丰富学生的生活经验和感性认识，培养学生的创造才能。现代科学发展更强调知识的交叉和交融，物理学的发展史也表明，具有相关的知识和方法，就更有可能为科学发展做出突出贡献，牛顿和麦克斯韦之所以取得辉煌成就，与他们深厚的数学功底密不可分。鼓励学生博览群书，以物理学科为核心，建立宽广的知识面，对培养创新能力大有好处。正如泰勒指出：“具有丰富的知识和经验的人，比只有一种知识和经验的人更容易产生联想和独到见解。”
近几年物理高考中，越来越重视考察学生的实践能力和创新意识。本人在教学中，注重培养学生的学习兴趣，结合物理教学，努力培养学生的创新意识和创造能力。在2000年高考中，自己所教两个班物理成绩高出市平均分8分，有五名学生物理成绩进入全县前十名，其中物理成绩全县第一名和第二名均为自己所教的学生。
在物理教学中培养学生的创新意识和创新能力，可提高学生思维的灵活性和敏捷性，为以后成为创造性人才打下坚实的基础。当今世界是知识经济的时代，培养创造性人才已是各国的共识，在物理教学中培养学生的创新意识和创新能力是时代对物理教师的要求。