以物理概念为载体，培养创新能力

1以物理概念为载体，培养创新能力兰溪五中潘宏彤概念教学，不论对知识的获取，还是培养学生的能力，都发挥着不可估量的作用。在科学技术迅猛发展的今天，人的素质的提高，创新能力的好坏，决定了一个国家、民族荣辱兴衰的重要因素，江主席指出：“一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界民族之林。”创新是一个国家兴旺发达的不竭动力，创新的关键是人才，人才的成长靠教育，正因如此，物理教学中应体现创新意识，教师的创造性教学设计是培养学生能力的途径，要培养有创新能力的学生，教师自身首先要有创造力，设计好概念教学的各个环节，才能培养出各种能力，本文结合自身教学，在概念教学中，如何培养学生创新能力？谈谈个人体会，以与同行共勉。一、注重概念的建立过程，培养学生探索能力。物理学中的一系列概念和规律，是人类上千年来对丰富的物理现象进行高度抽象概括形成的。学生要准确地理解这些概念和规律的内涵，必须理解概念的引入，找出应定义的物理量，理解概念成立的前提及应用方法，这对培养创新能力到关重要。为此概念教学需从单一的传授知识向揭示概念建立过程转变，克服重结果，轻“过程”的教学模式。“过程”教学的基本模式为：教师提出问题→学生带着问题观察或实验→学生之间探讨或教师引导、点拔→学生得出科学结论→在实际应用中巩固和提高。这种教学过程，既有感性认认识，又有理性认识，遵循实践→认识→再实践的认知规律。学生是教育的主体，学生接受物理知识须有一个过程，重视过程，师生共同探索，真正把学生视为认知的主体，是课堂教学中实践素质教育的具体体现。在物理教学中，经常会碰到用比值来定义物理量的方法，如tva、R=Iu、C=uQ、E=qF、B=ILF等，许多教师在引入过程中，常常省略了建立的过程，直接以比值形式引出定义式，缺少探索规律的过程，使学生失去了体验物理研究方法的机会，从而，不利于学生创造力的培养，难以有创造发明，走不到科技的前端。只有延缓学生对概念判断的进程。2凸现学生对概念的探究过程，才能使学生对概念理解透彻，物理意义鲜明，引入的物理量顺其自然，为此，教师在课堂教学中需要辅设具体、典型的情景，通过精心设置的问题，适时的启发、点拔，让学生分阶段分层次、进行讨论、判断和探索。只有这样，学生才能真正理解a与ΔV、Δt无关，E与F、q无关的道理。因此实施“过程”教学是何等的重要。二、注重创设问题情景，激发学生创造思维中学阶段学生的创造性思维还是一点思想的火花，时时在他们的学习过程的各个方面闪现，教师应重视这些火花，不让它们仅仅一闪而逝，而要使之燃成智慧的火炬。现在教学，学生往往顺着教师的思路开展思维活动，思路比较狭窄，不善于变换思维方式，所以，教学中要留给学生一片空间，让学生积极主动思维，从被动接受知识的地位向主动求知的地位转化，使它们的独立工作能力得到锻炼而提高，把本应属于学生自我开拓的内容还给学生，发挥学生的思维主动性，打开思路，培养广阔、灵活多变思维素质。如在“失重”和“超重“的教学中，可通过实验来创设问题情景，取一个矿泉水瓶，在侧面和底部各钻一小孔，装满水，使瓶处于静止或匀速直线运动状态，此时瓶中有水从侧壁和底部小孔中流出。先问学生：放手让瓶自由下落，会出现什么现象？引导学生积极思考、讨论，激发学生的好奇心和创造思维，点燃思维的火花。三、注意学科思想渗透，教给学生研究物理的方法我国著名科学家钱学森在授予他“国家杰出贡献科学家”荣誉称号仪式上的讲话中，谈到他在美国期间最后师从全世界闻名的工程力学和般空技术的权威冯卡门时说：“他是一个使我永远不能忘记的恩师，他教我掌握了现代科学技术的观点和方法。”由此可见，在概念教学中，不能直接“轻而易举”提出结论，教学的目的不但要学生理解概念，最重要的是把研究问题的基本方法教给学生，要“授之以渔”，让学生终身受益，而不仅仅“授之以鱼”，仅供一餐之用。因为科学方法比知识本身更有价值，这些科学方法，是无数科学家智慧的结晶，是物理学的精髓。所以，概念教学中要设计好教学环节，适时渗透科学方法，与学生共同探讨、提出新问题、新方法，学生走向社会碰到新问题才不会不知所措，才能有所创新。3物理教材通常对知识点逻辑关系采用显处理，而对物理学的科学方法采用隐处理，即不在课本中写明，而是让学生在学习过程中自己去领悟。正是这种处理方法导致了我国物理教学中的科学方法教育的薄弱和不足，需要教师和学生对现行高中物理教材中的科学方法去挖掘和深刻领会。如教材中交流电的有效值，正是根据电流热效应这一特性，利用交流电和直流电在相同时间内通过同一电阻产生的热量相等，这种等效方法来定义其有效值的，教师不强调这一等效方法，对这一概念理解不透彻，对求非正弦交流电的有效值将无从下手。又如：对匀速直线运动，教材中以不同时间内物体发生不同的位移，用比值形式研究其快慢程度，即：11tS、22ts、33ts……发现对某一物体这些比值是个恒量，不同物体比值不同而且比值大的物体运动较快，以此引入“速度”概念，若教师认为知识简单繁琐，讲课时省略了这一分析过程，直接以比值定义速度，使学生失去体验物理研究方法的机会。可以说没有学生个人的体验，任何知识都不可能升华为学生的能力，物理研究方法很多，如类比法、整体法、图象法、实验法、模型法等，要在概念教学中不断强化，才能真正“授之以渔”。四、巧妙设疑，培养学生的质疑能力学起于思，思源于疑，疑则诱发探索，从而发现真理。科学发现与创造正是从质疑开始，从解疑入手，而从有疑到创新也正是事物发展客观规律。伽利略正是对亚里斯多德的“力是运动的原因”的疑，引发他设计“斜面实验”，得出正确结论。牛顿在此基础上概括出惯性定律成为经典物理学的基石。爱因斯坦对牛顿力学的质疑建立了狭义相对论。在概念教学中，教师应把质疑、解疑作为教学过程的重要组成部分。首先要求学生自己予习教学内容，进行独立思考，发现疑难，提出问题；教师要设计出具有针对性启发性的疑难问题，启发学生思考、探索，逐步解疑，鼓励学生间积极争辩，各抒己见，发扬“初生牛犊不怕虎”的创新精神，大胆向老师置疑性提问，敢于对课本，对参考书提出疑问，吹毛求疵。教师对他们的奇思怪想要热情回答，多加表扬，让学生享受质疑的乐趣，在探索中有所发现和创新。4五、适时设问，教会学生猜想猜想是一种非常重要的思想方法，科学上的突破，技术上的创新往往是从猜想开始，牛顿早就说过：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现。”“先猜后证，——这是大多数人的发现之道”。物理学家卢瑟福通过a粒子散射实验，大胆猜想，提出了原子的核式结构模型。安培也是如此，1882年9月11日，阿拉果在法国科学院报告了奥斯特的发现：电流会产生磁场。安培通过环形电流的磁场与磁铁的磁场相似，大胆猜想：磁铁磁场与电流磁场一样都由分子电流产生，从而有了分子电流的模型假说，教师要引导学生从宏观表象联想到微观内因，由表及里，由此及彼，合理猜想，才能有所收获，为此教学中要安排好每一环节，适时设问，让学生“胡思乱想。”可以说，没有“胡思乱想”就没有创新和创造，我国古代劳动人民那神话般的幻想：千里眼、顺风耳、飞毛腿、嫦蛾奔月、腾云驾雾等，如今都已成为现实。如在电场强度的教学中，我是这样引导学生猜想的。我手拿一束鲜花步入课堂，然后问学生闻到什么？生：闻到了花香。师：花香是看不见，摸不着的物质，你是怎样知道它的存在的？用什么“仪器”探测的？生：鼻子，因为花香这一物质作用于鼻子。师：为何正电荷Q对正电荷q有排斥的作用？师：请猜想。师：Q相当于鲜花，q相当于鼻子，鲜花激发出的花香作用鼻子，同样，Q与q有排斥力，是由于什么缘故呢？生：说明Q激发出的物质作用于q的结果。师：这一物质叫电场，同样q激发的电场对Q产生同样大小的反作用力。师：你可用什么方法探测电场的存在？生：放入一检验电荷，看是否受电场力的作用。师：鲜花周围不同位置，可用“鼻子”探测花香的强弱，那么，电场中不同的位置电场有强弱吗？如何探测？生：同一电荷在不同的位置受力不同，所以电场有强弱。5师：同一位置花香与“鼻子”的有无有关系吗？花香由什么决定？生：由“花源”决定。师：同一位置电场强度与检验电荷电量是否有关？生：由“源电荷”决定。师：电场强度如何定量描述？能否用电场力的大小来描述？然后教师叫学生计算同一位置，放不同电量q1、q2、……时所对应的电场力F1=K21rQq、F2=K22rQq……师：问11qF=22qF……=K2rQ这一比值有何特点？能否用它描述电场的强弱？引导他们得出：这一比值与源电荷有关，与检验电荷无关，从而提出电场强度的定义式和决定式。所以，只有教学中适时设问，引导他们突破常规，体会猜想的快乐，才能有创造发明的一天。六、注重物理学史教学，培养学生意志力。意志是人们自觉调节自己的行为去克服困难，以达到目的的心理活动，所以，意志是克服困难的保障，但是，现在很多学生学习上缺乏毅力，尤其对学物理更缺乏信心，他们对一些生动比喻，幽默的故事，奇特的现象感兴趣，但是当让他们动脑分析一些现象的实质，总结规律时，他们往往表现出知难而退，缺乏毅力，这就需要教师教学中加以培养。过去教育中既存在偏重知识的传授，忽视能力的培养，更存在着忽视意志力培养的现象，通过概念教学介绍物理学家的历程，以科学家热爱真理，靠坚强意志战胜困难，和独立思考的优秀品质教育学生，用物理学家曲折发展史来鼓励他们。如在讲电磁感应时，可介绍法拉第为研究电磁应耗去他十年的时间和精力。居里夫妇在艰苦的条件下，经过一千三百五十多天的奋战，才从数吨沥青铀矿中提炼出十分之一克纯净的镭等。这些事实能有效的培养学生以苦为乐的坚韧性和探索奥秘的主动性。教育学家赞可夫说过：“学生智力、情感和意志也象肌肉一样，如果不加强锻炼和给以正常负担，它们反而会衰退，不仅得不到应有的改进，有时还会变得迟纯起来。”所以，在概念教学中，注重物理学史的教学，使学生的智力、情感和意志得到全面的发展，为创新能力的培养提供有6力保证。国际二十一世纪教育委员会的专家们指出：新世纪的教育应当让受教育者学会求知、学会做事、学会共处、学会做人。这种新型的教育无疑对物理教师素质提出更高的要求，教师必须有更宽的知识面，要将世界科学技术发展的最新动态、成就及原理引入物理教学和物理实验中，把多媒体技术应用于教学，更新教学手段。在物理概念教学中，教师要充分发挥物理学科的特点，及时把纳米技术、贫铀弹、超导技术、激光精确制导及当前科技所面临的困难，介绍给学生，开阔他们的视野，贴近科技时代脉博，介绍物理学史的有关资料，以物理学家热爱真理的献身精神，攻克困难的坚强意志和独立思考的优秀品质教育学生，教会学生科学研究的方法，设计好概念教学的各个环节，才能有效的培养学生的创新能力。