談物理教學與創新能力的培養

楊偉文

［摘要］物理學是現代高新技術的基礎和核心，人類歷史上大部分的創造、創新都離不開物理學。而創新的關鍵是人才，人才的成長靠教育，教育的最終目的是培養學生的創新能力，為了達到這個目標，就必須不斷完善和創新物理教學。

［關鍵詞］物理學創新能力教學創新興趣

創新是一個國家賴以生存和發展的核心要素、興旺發達的動力源泉，是一個民族進步的靈魂。因此，現代教育的最高境界就是培養學生的創新能力，傳授創新的方法，使學生想創新、敢創新、能創新。鑒于創新的重要性，本文著重闡述物理學與創新的關系，著重分析如何通過物理教學的創新來培養學生的創新能力。

物理學的萌芽、產生和不斷發展的過程，實際上是一部創造、發展和發明的歷史。人類歷史上大部分的創造、創新都離不開物理學，物理學的發展曾經是、現在是、將來仍然是科學技術和經濟發展的主要驅動力之一。

一、創新能力的涵義

創新能力是指人在順利完成以原以知識經驗為基礎的創建新事物活動中表現出來的潛在心理品質，具有綜合獨特性和結構優化性等特征。運用人類已有的知識去進行創造、改造、組合、開發新的事物，其涵義比創造發明寬泛。創造發明是指首創前所未有的新事物，而創新還包含將已有的事物予以重新組合，產生新效益，即創新包含真創造和類創造。例如：省力鉗、千斤頂、電動機、充電墊的發明。顯然：人類的創新能力不僅表現在罕見的真創造中，也表現在常見的類創造中。創新能力不是極少數擁有天賦的人的專利，而是人類普遍存在的一種潛能。一般的人，即使無法創造發明，只要不模仿，不抄襲，也能獨樹一幟，標新立異便是創新能力的基本表現。

二、物理學是創新的源泉之一

物理學是自然科學的基石，是現代高新技術的基礎和核心，其基本理論、科學方法和實驗方法已廣泛地滲透到其它學科和技術領域之中，并形成了一些交叉學科。如物理化學、生物物理、地球物理，等等?？臻g技術、現代通信技術、激光技術、現代醫療技術、新能源技術等高新技術的發展也與物理密不可分。因此，科技創新與物理學也是密不司分的。

三、物理教學關系到創新能力的培養

創新的關鍵是人才，人才的成長靠教育，而教育教學的最終目的就是培養學生的創新能力，物理教學也不例外。創新離不開物理學，培養學生的創新精神，提高他們的創新能力是物理教育的核心。由于傳統的物理教學偏離了這一核心，因此有必要對物理教學進行以下改革與創新。

1.借鑒物理發展史，激發學生的創新興趣和創新意識，從而培養創新品格和創新能力。物理學是揭示自然規律的科學，是人類發明創造的結晶。顯然，物理發展本身就是一座發明創造的博物館，它能提供知識、智慧，為人類的創造、創新帶來希望和啟迪，其中還蘊涵著物理學家們嚴肅認真的科學態度、追求真理的頑強毅力、為科學獻身的精神、高尚的人格魅力、卓越的智慧、強烈的好奇心和自信心，等等。這些，既是教師應該傳授給學生的優良品質，也是培養學生成為創新型人才所必備的素質。因此，在物理教學中通過加強對物理發展史的介紹，通過介紹牛頓、愛因斯坦、居里夫人、高錕等物理學家的生平，有趣的發明創造事跡和人格魅力，對培養學生的創新品格和創新能力至關重要。例如，一些定律的發現、產生與物理學家的好奇心及他們研究、處理問題的科學方法是分不開的：奧斯特發現電流產生磁場(電產生磁)的現象，善于思考的法拉第受到奧斯特這一發現的啟發，應用逆向思維，提出磁能否產生電的課題，經過十年鍥而不舍的努力，最終宣告“轉磁為電”的成功，同時揭示了電流和磁場的內在聯系，創立了著名的法拉第電磁感應定律。此外，阿基米德因進入浴盆洗澡時水漫溢到盆外而悟出浮力原理，牛頓因蘋果落地突發奇想得出萬有引力定律，高錕大膽提出在電話網絡中以光代替電流、以玻璃纖維代替導線最終開創光纖時代等有趣的發明創造故事，都足以使學生領略到創新的無窮魅力。

2.注重基礎教學、創新教學方法、培養學習興趣和創新能力?；A知識是創新能力的根基和前提，創新是基礎知識的升華。物理教學要注重引導學生不能一味盯著考試成績，教師也不能單純地追求學生成績的提高，要沉得住氣，培養學生的學習興趣，夯實理論基礎，讓學生弄清每一物理定律的來龍去脈，知其然，更要知其所以然。還要讓學生知道定律的適用范圍。例如：牛頓第二定律在運動物體的速度接近光速時不能成立，理想氣體狀態方程對于溫度比較高，壓強比較大的非理想氣體也不成立，宇稱在弱相互作用中不守恒，等等。因此，物理教學要摒去功利意識，要讓學生懂得做學問不能心浮氣躁，要扎扎實實，不急功近利。正如甘子釗院士所說：“物理學作為一門最基礎的自然科學，它的發展動力是深深地植根于人類對于真理的非功利的追求，但是，歷史的發展將越來越有力地證明，正是這種非功利的追求給人類帶來最大的收獲，本世紀(20世紀)發生的主要源于物理學的進展和技術革命，就是最有說服力的例子?！币虼?，物理教學的創新要從基礎抓起。

從心理學角度來講，創新意識是指創新的愿望和動機，因而創新物理教學就應運用一切教學手段，想方設法激發學生的創新意識，培養他們對物理知識的學習興趣。物理世界充滿著神奇和奧秘，要想進入這一世界，好奇心和興趣是不可或缺的。傳統教學過于側重知識的傳授，滿足于教師傳授知識，學生接受知識，機械地認識和掌握知識，各項教學活動缺乏計劃性、系統性、目的性，對學生的積極性、主動性和獨立思考能力的引導不足，教學中常常出項師生錯位，重教輕學，填鴨式、一手包辦的現象嚴重，學生常常只是機械地模仿，缺少動腦、動手的機會，學習興趣和創新能力就在這樣的學習過程中日漸喪失。顯然，物理教學的方式、方法關系到學生創新能力的培養。因此，要使學生成為物理教學的主體，充分調動他們的主觀能動性，用“創造性的教”為學生“創造性的學”創造環境和條件。在日常教學中，可將啟發式、傳授式、討論式、發現式、問答式、舉一反三式等多種教學方式聯合使用，只要能引起學生思考、激發學生興趣的便是有效的方式。例如：講電勢能的概念時，可以類比講授：電荷之間存在著電場，電荷之間的相互作用力是電場力；而物體之間存在萬有引力場，物體之間的相互作用力是萬有引力；電場力(庫倫力)和萬有引力的表達式相似，(引導學生思考)，那么電荷在電場中的電勢能和物體在萬有引力場中的重力勢能有什么相似的地方?通過演示實驗，引導學生觀察思考，然后得出結論：①重力勢能的大小與物體所處的位置有關，同樣電荷電勢能的大小也與帶電體所處電場的位置有關；②重力做多少正功，物體的重力勢能減少多少，重力做多少負功，物體的重力勢能增加多少；同樣，電場力做了多少正功，電荷的電勢能就減少多少，電場力做了多少負功，電荷的電勢能就增加多少。教學中盡量變換教學方式，使課堂生動活潑，內容豐富多彩，變被

動學習為主動學習，從而激發學生的創新能力。

3.注重物理實驗。實驗教學是物理教學創新的重要基礎和手段。物理世界充滿神奇，許多自然現象和實驗能呈現出各種奇妙的物理現象。如海市蜃景、雨后天晴天空中出現的彩虹、透鏡成像、錢毛管實驗、電磁感應實驗、光電效應實驗，等等。生活中，無數神奇的自然現象就像謎一樣深深地吸引著人們去探索，去發現，去創新。為此，實驗不僅成為物理教學探索、創新不可或缺的渠道，檢驗物理理論是否正確的唯一標準和手段，更是激發學生興趣、提高實踐能力的必要方法和培養學生創新意識、創新思維、創新能力的有效途徑。通過實驗教學，可以有效地催生學生創新的欲望，激發創新靈感。當前，實驗教學普遍存在定式思維，流于形式，只是簡單操作練習，草草了事；實驗器材、實驗方法、記錄方法都是按照教師安排好的規定動作去操作，教師很少去引導學生思考和探索，沒有鼓勵學生自己去發現問題，解決問題。由于怕損壞實驗儀器，因而不主張甚至不允許學生按自己的思路去做自己想要做的實驗，只能“照葫蘆畫瓢”。這樣的實驗很難引起學生的興趣，因而更談不上創新能力的培養。因此，教師應從興趣和創新的角度出發，允許和鼓勵學生開動腦筋，標新立異，除規定動作外，自選動作，按自己的思路做自己想做的實驗，去體驗創新的快樂和魅力?？偠灾?，實驗教學，要通過創設條件，讓學生充分動腦、動手，發揮主動性，激發創造性思維，這樣才能對學生創新能力的培養起到潛移默化的作用。

4.鼓勵學生敢于質疑，善于質疑。物理教學要有問題意識，思維從問題開始，提出問題比解決問題更重要。從某種意義上來說，問題意識就是創新意識，問題是創新的搖籃。教師沒有問題意識就不能激發學生的學習興趣、學習動機，學習目的就不能明確；學生沒有問題意識就不會有積極的思維、求知的欲望和創新的意識。因此，教師要善于在教學中創設問題情境，激發學生的求知欲望，鼓勵標新立異，使學生在提出問題、討論問題和解決問題的過程中，掌握知識，獲得方法，形成能力。

物理教學中的質疑，主要從觀察到的物理現象、實驗中得到數據，而實驗的理論解釋、理論邏輯的推理等方面，甚至是從常識中提出的。教學中要適時地結合教材，介紹古今中外著名學者多思多問、善思善問、推翻前人創立的定律或定勢思維的案例。如伽俐略通過敏銳的觀察和思考，推翻了亞里士多德的“物體越重，下落越快”的錯誤觀點以及力是維持物體運動的原因這個一千多年的定勢思維，從而揭示了自由落體運動的規律和慣性定律。因此，教師在教學中要讓學生帶著問題學，要培養和鼓勵他們學會質疑，善于質疑，以培養和開發創新潛能。

創新是一個民族進步的靈魂，創新是一個國家興旺發達的不竭動力。歷史已經告訴我們，如果不去創新，不能創新，國家和民族就難以發展。所以，教育的最終目的就是培養學生的創新能力。由于物理學是現代科學技術的基礎，是科技創新的源泉，所以，作為基礎教育的物理學教學，應結合學生的個性特點，遵循認識規律，創新教學方法。以培養有創新意識、有創新能力、想創新、能創新、會創新的創新型人才為目標，不斷完善和創新物理教學。