浅谈物理教学中如何促进学生创新思维能力的发展

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浅谈物理教学中如何促进学生创新思维能力的发展
物理教学中学生创新思维的培养 ， 来教育应培养造就一批高素质的具有创新能力的人才。创新人才首先要具有创新思维。创新能力是一种最高级的能力,主要由创新思维和创新想象所组成。创新过程,从思维的角度来说,也就是创新思维过程,什么是创新思维呢?是指个人在头脑中发现事物之间的新关系,新联系或新答案,用以组织某种活动或解决某种问题的思维过程。它要求个人在已有的知识、经验基础上,重新组合产生新的前所未有的思维结果,并创造出新颖的具有社会价值的产物。因此,它是智力高度发展的表现。而传统教育制度的弊端主要在传授知识时采用灌输式,忽略了学生的兴趣和好奇心,忽略了学生创新思维的培养。创新思维这种形式在物理思维中占举足轻重的地位。本文就对物理教学中学生创新思维培养谈一点体会。   
一、好奇心和兴趣是创新思维的驱动力     苏霍姆林斯基说:“教学和教育的技巧和艺术就在于,要使每一个儿童的力量和可能性发挥出来,使他们享受到脑力劳动中成功的乐趣”。求知欲,也叫学习兴趣,是力求探索,认识客观世界,渴望获得科学知识不断追求真理。求知欲作为内在力量促使人致力于从各个方面去认识对象,了解对象产生的原因,找出规律性的东西,它是活动动机最现实最活跃的因素。培养创新思维的关键,首先在于是否激发起学生强烈的求知欲望。   
1、问号像一把钥匙,打开了一扇又一扇求知的大门。问号更像种子,在未知的原野上开出一朵又一朵创造之花。如在“牛顿第一定律”教学开始时,教师将一块黑板擦轻轻用手在讲台上推动,问学生:“黑板擦为什么会运动?”学生答:“因为它受到力的作用”;马上停止推动,黑板擦静止下来,又问学生:“黑板擦为什么停止了运动?”学生答:“因为它没有受到推力的作用;”再问:“空中飞行的子弹是否受到推力的作用?它为什么能继续飞行呢”……这样通过步步设疑,牢牢抓住学生的思维,激起学生知慧的火花。     又如讲“重力”这一节时,提问一:什么叫力?力的作用效果是什么?提问二:手推铅球,铅球离开手后,在空中运动过程受到向前的推力、重力和空气阻力等,这种说法对吗?为什么?提问三:竖直向上抛出的一小球,速度越来越小,这主要是受到空气的阻力,这种说法对吗?为什么?提问一是复习以前的力学知识,提问二是制造悬念。引导学生注意常犯错误:“受到向前的推力”,为以后的物体受力分析和牛顿运动定律理解打下基础;提问三启发学生直觉思维。通过设疑引入课题,创设情景,制造悬念,启发学生创造思维。从激发学生学习物理的好奇心和兴趣来说,真是一石激起千层浪,使学生整个身心都投入到解决一个又一个问号的情景中,层层迭进,波澜起伏,体会成功的喜悦,激起学生迸发出创造的火花。   
2、设计概念冲突情景,激发学生学习兴趣     布鲁纳的理论认为:人们同周围世界的相互作用,都涉及对现有类别有关的刺激输入进行分类,如果刺激输入与人们已有的类别全然无关,那么它们是不能被加工的。即使刚学物理的学生,头脑中对物理问题的了解不是空白的,而是早已印上了千奇百怪的东西。这些“前科学概念”中当然包含了理解和误解。这时就需要教师精心设计与该知识有关的实验和教学教案,引导学生进行仔细观察、分析、比较,透过种种非本质的表象,看清实质性的问题。如关于浮力的问题,学生早已知道浸在水中的物体要受到浮力,但常常认为木块浮在水面是由于木块受到浮力大,而铁块沉入水中是由于没有受到浮力或受到浮力小,这些似是而非的概念常给正确概念的建立和巩固造成许多困难。但如果我们在教学设计时恰如其分地利用学生在这些司空见怪的问题上的似是而非之处,出其不意地在他们面前展开一幅新画面。比如,针对上述学生对物体浮沉的错误认识,设计一个小实验,测出漂浮在水面的木块所受的浮力小于沉入水中铁块的浮力大小。这一情景与学生头脑中原有概念冲突的矛盾,将会激起他们在自然界奥秘面前的惊奇感,促使他们主动思考,探究一个“为什么”的答案,从而产生浓厚的学习兴趣。善于利用,巧妙设计,就可以变不利为有利。又如提出:人离镜越远,像看起来就变大。是不是距离变化了,镜中的像大小也变化了呢?这个结论显然与正确的平面镜成像规律是矛盾的,但这是学生头脑中的“前科学概念”。这时请学生用两支等大的蜡烛做平面镜成像实验,发现象和物等大,原来的观念就站不稳脚跟,然后再提问:“为什么太阳看上去那么小”?于是学生就“顿悟”原来是视觉引起的错觉。又如:“力是维持物体运动的原因”等等许多物理概念,在物理教学中一直干扰物理概念的形成和掌握,这就要求我们在教学设计上多动脑筋,多想办法,与这些“前科学概念”作斗争,同时激起学生学习物理的热情,展开他们丰富的想像力。   
3、演示实验的美妙绝伦,使学生在惊叹之余体会到物理学的魅力所在,从而产生浓厚的学习兴趣。如:通过一个三棱镜,将一束太阳光分解成绚丽的七色,使无数初入物理学殿堂大门的学生如痴如醉;通过一个静电起电器,使人体的头发由于静电斥力而竖起,显示出电力线的形状,使学生惊叹不已;如先将一个剥去外壳的鸡蛋,置于较蛋稍小的玻璃瓶上,鸡蛋静止在瓶口上不动,接着拿去鸡蛋将洒精棉花点燃后投入瓶内,燃烧片刻,使瓶中空气稀薄,再将那只鸡蛋置于瓶口,可观察鸡蛋慢慢地被“吞入”,最后落瓶中。面对这些意想不到的现象,不但使学生产生了浓厚的兴趣,而且能够激发他们探索其中奥秘的积极性和丰富的想像力。物理概念相对来说都是比较抽象的,因而它建立往往需要足够的感性经验,需通过一些典型实验,使学生获得生动,鲜明的感性认识,从物理现象的特征出发,提出物理概念,使学生对所研究的问题产生强烈的兴趣。例如,在建立“惯性”概念时,事先演示两个小实验,“打蛋入杯和杯底抽纸”。提醒学生观察,当塑料片在棒击下飞出,而鸡蛋掉入杯中。一只盛满水的玻璃杯放在讲桌边缘,而杯底压一条纸将其突然抽出,杯子不落地,这时兴趣盎然,教师自然导入惯性概念教学。   

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二、想象是创新思维的翅膀     爱因斯坦在探索的动机中写道:“物理学家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律,由此世界体系就能用单纯的演绎法建立起来。要通过这些定律,并没有逻辑的道路;只有通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉,才能得到这些定律。”科学的原理总是先猜测到,然后通过探索性的演绎加上验证;科学的发现常常是先猜测结论,然后给予逻辑或实验的证明。在我们的物理教学中,从以下几个方面着手,培养学生的想象能力,为创新思维奠定基础。指导学生“重新发现”,在探索过程中体会学习乐趣,培养学生良好的思维品质和思维习惯。我对教材作了创造性的处理。如在“直流电动机”这一节演示实验处理中,共进行了4个实验贯穿全课。首先演示设疑,使学生觉察磁场对通电直导线会有力的作用,激起探究的兴趣,接下来用第二、三个实验,探究磁场对通电导线的作用方向与电流方向和磁感应线方向有关,第四个实验探究磁场对通电直导线的作用是有条件的。最后通过分析,用左手定则判定它们三者的关系,并提问:如果把通电直导线换成通电线圈放在磁场中它又将如何呢?这样紧紧围绕教学目标,循序渐进地从演示设疑,分步研究,加深体验者去安排一系列实验,丝丝入扣,强烈地吸引学生和教师一起去探究,去发现,发挥想象,当最后完整地得出结论时,学生心中洋溢的是发现者的自豪感,而不是被动吸收的厌倦情绪。不论教师的讲授,还是实验,都应努力创造一种有利于学生独立思考的情景,将学生始终置于探索者、发现者的位置。将许多物理课移到实验室去上,也可将验证性学生实验改为探索性学生实验。教师还应指导学生,充分利用身边的一些简单材料,开展“低成本实验”,主动地去探索未知世界。当创造和发现伴随着学生学习过程中,学习将会充满乐趣,将会产生主动学习,发挥想象的强大动力。如教师在上“比热”课时,启发学习提出“猜想”相同质量的不同物质的水、煤油同时加热,对温度升高有三种预测:水比煤油升得快或慢或相同。到底如何?请大家做实验,让学生自己寻找答案。将验证性演示实验改为师生协调活动的探索性实验。这种设计的目的是学习实验归纳方法,培养学生探索知识的能力,学习用自身力量去获取知识的方法。指导思想是教师用科学方法教育意识,按照学生认知模式设计认识过程,让学生亲身经历探索知识的过程,它的程度结构如下图: 研究问题:决定浮力大小的因素为解决问题所建立的假设:围绕着“决定浮力大小因素”进行科学猜想。教师启发学生联系生活中的经验,如在水中游泳,井里提水等基础上,让学生提出:① 浮力可能与物体重量有关;② 浮力跟物体浸入水中的深度有关;③ 浮力可能与物体浸入液体中的体积有关;④ 浮力可能跟液体的密度有关;⑤ 浮力是否跟物体形状有关等等。在学生的讨论中,教师一一归纳,充分让学生猜想不作任何评价,但有时还需启发进一步猜想如 ⑥ 浮力是否跟排开液体重量有关呢?     实验方案:根据学生猜想引导学生自己设计方案。首先,怎样测定浮力大小?多数学生知道弹簧秤测浮力。第二,怎样测出被排开液体重力?让学生讨论。有的学生设计,用量筒先倒入水后记下放入物体前,后的水位差,经过实验探索研究得出实验结论:F浮=G排液。第三,教师介绍阿基米德巧妙的溢水法设计方案,并演示让学生观察。第四,教师引导学生对“错误”的猜想设计方案,用实验纠正。如:重量相等的铁块和石块,用弹簧秤测出浮力不相等;在量筒的不同深处,同一物体浮力相等。从而使学生否定了①、②、⑤猜想;接着让学生设计并测得水和盐水不同密度液体中浮力(同一块铁),得出与密度有关,验证猜想是正确的。探索性实验是发挥学生的想象力,培养学生创新思维的一种有效手段。泰勒认为:具有丰富知识和经验的人,比只有一种知识和经验的人更容易产生联想和独到见解。教师在平时教学中,只要有意识地加强学生对典型题的分析、研究,从多方位,各个角度加以训练“一题多解”、“一题多变”,加以综合比较,有助于提高学生解决问题能力和学生创新思想的养成,在掌握知识和培养能力上起到了事半功倍的作用,从而更好地开拓视野,发挥想象能力和实际综合能力,对学生智力开发大有益处。变换思维角度,加强立体思维。在习题教学中,经常编排一些富有启发性的问题,或者对某一问题采用多种途径和方法进行求解,或者通过改变提问题角度,改变问题条件等方式把一个总是变化成多个问题。通过这种方式可以训练学生发散思维和集中思维,从而有效地培养学生的思维能力。任何一个创造过程都是经过从扩散到集中,再从集中思维到扩散思维,多次循环,直到问题解决。   
三、竞争是创造思维的催化剂     竞争,可以明确思维的动机,提高思维的力度和速度,最大限度地激发各种创造因子的能量,提高思维效率。竞争,还可以刺激信息交流与反馈,促进信息尽快地系统化,网络化,简化和优化,从而刺激灵感的出现,顿悟的产生。如在课堂教学中讲到“摩擦”这一节中,提问:“在水平地面上骑自行车时两个轮胎与地面的摩擦分别属于摩擦中的哪一种形式?”让学生进行讨论,争辩,大致分两种观点:第一种认为自行车后轮胎受到地面给它向前的静摩擦力,前轮胎受到地面向后的滚动摩擦力;第二种认为自行车两轮胎都受到地面的向后的滚动摩擦力。将持两种不同观点的同学各抒已见,争论得十分热烈。教师给予引导,启发,问题在争论竞赛中圆满解决。不过,教师在表扬思考总是快而正确的同学的同时,不训斥那些思维不十分敏捷的同学,不打击他们的积极性,相反要鼓励他们进行大胆猜想,养成善于提问题,敢干发表见解,能思善辩的好习惯。提倡学生争辩,竞争是培养学生灵活思维,快速决策的可行措施。在教学单元小结后,还可进行相关知识竞赛的各种测试和训练,还可组织开展小发明小创造竞赛。这些活动的开展对培养学生的创造思维是十分有效的途径。   
物理教学中可以从多方位多角度来培养学生创新思维,只要我们根据具体要求,结合学生的特点,正确地应用科学的方法,并采取有效、合理的教学手段,充分调动学生的主观能动性,在培养学生良好的思维品质方面会有成效。