浅谈物理教学中学生创新能力的培养

郑桂亮

摘  要 作为与生活有密切联系的物理学科，应当培养出具有创新能力的学生。任课教师在理论教学中应重视物理研究方法的传授，在实验教学中重视研究思路的掌握，以第二课堂活动为契机，让学生认识到所学的理论知识和规律是无时无刻不在发生的，以激发学生兴趣，进而实现培养学生创新能力的目的。

关键词 物理教学;创新能力;创新意识;创新品质;实验;第二课堂

中图分类号：G633.7    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）03-0123-03

0 前言

创新就是首先提出新思路，再采取新方法，最后运用思维能力进行发明革新。物理学科是一门自然科学，是人类通过对自然界的探索和大量实验，总结规律而逐渐提炼形成的认知。物理知识与生活现象密切相关，其创新教育的重点是通过丰富的实验教学和理论逻辑思维培养，激发学生想象力和好奇心，用理论和实验的结合、课堂与生活的结合，以及授课教师的课堂组织形式来激发学生兴趣，将课堂知识沉淀到生活中去，从而使学生拥有大胆的冒险精神和终身学习的欲望。

自然科学的学习与生活联系是非常紧密的，生活中的各种事物都可以找到所学知识的影子，所以说，源于生活并服务于生活的物理教学在日常生活中显得极为重要。培养具有创新意识、创新能力和创新品质的高素质人才是物理学科的职责所在，培养学生根据生活现象及本源进行创新的能力，自然成为物理学科教师义不容辞的责任。那么，如何在物理学科教学中培养学生的创新意识、提升学生的创新能力呢？笔者认为应从五方面入手。

1 激发学生创新兴趣，诱发创新动机

就某个体的学习成长来说，自己真心想学的东西才能形成自己的知识体系，不管是通过外因灌输的形式形成的学习兴趣，还是自发的学习兴趣，都得是自己主观能动性下通过沉淀形成的知识体系。哲学上讲，外因是通过内因起作用的。所以，如何利用兴趣将创新的外因转为内因？物理教学主要教授物理知识和方法，这就要求物理学科教师努力创设良好的教学环境，使学生产生浓厚的兴趣和爱好。就物理这门自然科学而言，单纯的理论学习是不够的，需要有相应的实验来加深学生对物理的认知和理解。在理论学习中，教师可以在教学内容中穿插科学家发明创造的故事，增加物理实验在课堂中所占的比重，通过充分利用课外阅读材料、科学地制作教学用具和教学课件等方法，使学生切实对物理知识有所理解和认知，从而诱发学生的创新动机。

如在讲授大气压强这一概念时，因理论知识非常抽象，笔者就通过精心设计演示实验来讲解这个知识点。首先，笔者为引起学生的好奇心，用纸盖住杯子，然后问：“如果我把水杯倒过来，纸会掉下来吗？”有人说会，有人说不会，意见不统一。于是，笔者把水杯倒了过来，纸片没有掉下来。然后，笔者因势利导，继续发问：纸片没有掉下来，是不是受到了什么作用？学生一定会联想到力。再问：这个力的方向是怎样的？學生联想到力的方向，把力的三要素回顾了一遍。又问：是谁施加了这个力呢？问题提出后，笔者没有马上为学生揭晓答案，而是和学生共同完成了马德堡半球实验。笔者将两个空心的半球合在一起，用抽气筒把球内的空气抽出来，然后请班内公认的力气最大的学生来往两边拉。在同学们的关注中，两名学生费了九牛二虎之力也未能将半球拉开。随后，笔者拧开半球上的通气管，嘶嘶声响过后，请一位弱不禁风的女生上来，结果轻轻一拉，两个半球很轻易就分开了。就这样，笔者通过两个实验，启发引导学生认识到大气具有压强，而且大气压强在任何方向都存在。

在实验过程中，教师对学生的探索给予肯定、鼓励和引导，就能更好地激发学生的学习兴趣和热情。此时，如果教师抓住时机，引导学生继续思考：日常生活中还有哪些现象能证明大气压强的存在呢？学生就会充分挖掘生活中自己看到的、经历过的现象来进行验证：喝奶茶时，用吸管能把杯内的奶茶吸出来;用嘴吸鼓起来的塑料袋，塑料袋就会瘪下去……通过探索和发现实验和自然现象，激发学生的好奇心，培养学生学习物理的兴趣，可以极大地激发学生的创新意识和动机，为更好地掌握物理打下坚实的基础。

2 鼓励学生善于观察、敢于想象，培养学生的创新意识

善于观察、敢于想象是创新的前提，只有敏锐地观察才能随时捕捉自然现象，理解所学的知识是自然界中无时无刻不在发生的，才能从中发现和提炼，才能有所突破。

2 000多年前，古希腊科学家阿基米德在洗澡时，由澡盆溢水找到了解决王冠之谜的方法，从而总结和提炼出著名的阿基米德定律;瓦特通过水蒸气顶起壶盖的现象，创新发明了蒸汽机;法拉第根据电生磁的现象逆向思考，通过不断地实验发现了磁也能生电;波义耳观察到落入盐酸溶液中的紫罗兰花瓣变成红色，发明了化学上用的指示剂……古今中外无数科学家发明创新的事例都能证明，生活中认真细致地对自然现象进行观察研究，并展开丰富想象，不仅能形成和加深对自然科学的认知，更能在探索中激发创新意识。

例如，在讲“光折射”这节课时，笔者让学生对比开窗和透过窗玻璃观看窗外景色的差异，随后拿出一个透镜慢慢靠近窗对面的白色墙壁，随着透镜与窗玻璃之间距离的慢慢变化，窗外景物在墙上成像越来越清晰。看到学生的表情由不解到惊奇直至目瞪口呆，笔者不失时机地说：“上节课我们已经知道光在同种均匀介质中沿直线传播，大家思考一下光通过我手中的透镜还会是这样传播吗？”学生议论纷纷：“老师玩魔术！”“这可不是玩魔术，是光传播的问题。”“不会，如果仍沿直线传播，就会像透过窗玻璃一样，不可能有图像。”……这样一节课下来，学生边思考边观察，边观察边思考，在实验和现象中切实检验到了理论知识。这样一来，学生的学习过程就不再是简单的接受和被动记忆，而是真正变成在探究和创新活动中不断自我激发和主动认知，从被动学习转变为主动学习。

3 加强实验课教学，培养学生的创新品质

“实践是检验真理的唯一标准。”这是非常科学的一个方法论。所以说，物理实验对于物理学的学习和认知具有重要意义。物理实验在培养学生的创新意识和创新能力方面有着独特的作用，教师适时引导学生结合实验观察过程，激发思维活动，从中发现和提炼总结规律，实现由感性认知向理性认知的飞跃。在这个过程中，学生通过动眼、动脑、动口、动手，使各种能力都能得到训练。世界上许多科学家发明创造都是通过无数次的实验，从无数次的失败中获得成功的，可见，实验动手能力是一项非常重要的创新素质。

物理史上著名的“伽利略的自由落体实验”就是一个这样的典型实验。亚里士多德这样告诉人们：质量大的物体比质量小的物体下落得快。对此，人们深信不疑。伽利略却大胆地向这一观点提出挑战，他从比萨斜塔上同时扔下一轻一重两个物体（相同材料的大小两个铁球），结果大家看到的是两个物体同时落地。伽利略向世人展示了可贵的“尊重科学，不畏权威”的精神。

再如，1851年，法国著名物理学家傅科为验证地球自转，当众做了一个实验，用一根长达67 m的钢丝吊着一个重

28 kg的摆锤（摆锤直径0.30 m），摆锤的头上带有钢笔，可观测记录它的摆动轨迹。傅科的演示说明地球在围绕地轴旋转。在巴黎的纬度上，钟摆的轨迹是顺时针方向，30小时一周期;在南半球，钟摆应是逆时针转动;而在赤道上将不会转动;在南极，转动周期是24小时。这一实验装置被后人称为傅科摆，也是人类第一次用来验证地球自转的实验装置。该装置可以显示由于地球自转而产生科里奥利力的作用效应，也就是傅科摆振动平面绕铅垂线发生偏转的现象，即傅科效应。实际上这等同于观察者观察到地球在摆下的自转。

这两个实验在当时非常出名，引起很多人的兴趣，现在提起来都津津乐道，做成个小实验，既好看又好玩，一下子就能将学生的兴趣吸引到物理科学上来了。再做一个反驳自由落体的实验，同一个纸片自由落体和把这个纸片团成一个纸团自由落体，两个相互对比观察现象，直接就反驳了亚里士多德的理论。抽象的理论知识可以帮助学生通过实验来理解和学习，从而提高他们的实践动手能力;引导学生从自己的生活中发现规律，提高他们的创新能力。

4 重视物理研究方法的教学，培养学生良好的思维品质

思维是创造的核心。批判性思维的重点就是敢于说不，敢于质疑权威、挑战权威。敢于怀疑一切不同的思维方式，能使人发现先哲的遗漏和错误，从而获得科学的进步。从相反的方向来思考分析问题，能使人超越常规、打破习惯，从另一角度找到问题的最佳解决方案。而发散思维能使人全面地认识事物，使人们从不同层面、不同角度全面地对事物进行认知和探索，从而准确地把握事物的本质和规律。课堂教学是培养学生创新思维的主渠道，通过加强物理研究方法的教学，引导学生积极思维、深入探讨，启发学生通过提炼、总结来做结论、下定义;充分组织学生运用不同的方法、不同的思路，从多方面、多角度、多层次思考问题;把学生从单一的思维模式中解脱出来，培养学生探索问题的敏感性、灵活性、深刻性和独创性。

5 以第二课堂活动为契机，培养学生的创新能力和创新意识

第一课堂是教师主导的以教为主的教学模式，虽一直在改革并提倡主动学习的模式，但总体而言仍是教师主导。第二课堂活动是学生在教师的简单指导下进行，所以教师要积极组织学生开展小发明、小创造等活动，培养学生的专利和出版意识。申请专利和发表出版是体现创新能力的两种重要社会形态。任何发明创造和科学理论只有得到社会的广泛认同，才会转变为更为强大的现实生产力。申请专利和发表出版可以推动人们不断创新，这两种强烈的意识会让人自觉地、经常地关注自己身边的偶然，从而发现更多的创新机会。在物理教学中，以第二课堂活动为契机，通过下列几项措施可以更好地实施素质教育，培养学生的创新能力。

积极组织开展校园科技节、创新大赛等活动，鼓励学生积极参与区、市、省、全国的科技活动  教师亦可根据学生年龄段，兴趣爱好、技能，将学生分成若干科技活动小组，展现校园中百花齐放春满园的科技活动效果，比如举办自然科学、无线电、航模、航天、科技制作、天文观测以及能源利用等科技活动。在第二课堂活动中激发学生学习科学技术的兴趣和热情，同时为学校科技教育创设良好的氛围，引导和教育学生在科技探索中交流、碰撞、积累经验，从而形成好的科技学习习惯和认知，为之后的学习和人生道路选择提供丰富的经验和开阔的视野。例如，CCTV-10的“我爱发明”是一个很好的栏目，教师可以组织学生去收看，去琢磨，去讨论，去争辩，去发现……久而久之，学生会在这些科技活动、科技交流、科技创作中受到熏陶，进而提升科学素养，并在各种活动中学习与实践。

青少年有强烈的好奇心和探究欲，他们很喜欢把学到的知识进行动手操作以得到身边人的认可。为此，学校可以多组织学生参与科技创作大赛、科技知识大赛等活动，并建立起严格的检查、考评、奖励制度，以提高科技活动的实效。学校将学生有创意的小制作、小发明进行展览，教师进行指导和完善;也可以鼓励学生撰写科技小论文，有条件的学校还可以出版校刊，将学生的成果展示出来，让广大师生体验到科技创新的成就感和价值感，从而激发和培养青少年科技创新的兴趣。

营造良好的科技教育环境  为使科技教育健康、有效、有序、有质地开展，从学校层面制定各种有利于科技发展的措施，保证科技教育的顺利开展。学校应加大投入，确保科学技术教育落到实处。例如：充分利用教室、走廊、科技培训室等，设立“科学名人”“科学生活”“科学幻想”“科学制作”等专栏，营造浓郁的科技教育文化环境，并建设科技成果展厅，陈列学生的科技发明，使展厅充满学生永不枯竭的梦想和乐趣;积极筹备建设如“动漫制作室”“科技创作实验室”“种植小区”等学生创业创客活动基地;通过积极与当地的图书馆、气象局、科技馆等科普单位建立联系，从而为学生开展科技活动提供丰富的资源、平台和实验场所。

鼓励学生利用技术创新解决生活中遇到的问题  知识转化为能力需要一个过程，过程就是知识的实践，即科技發明的实践，小发明也蕴含着大智慧。可以启发学生根据所学知识，结合生活经验，利用身边的废弃材料进行创新创作，从而实现科技创新的价值;启发学生从改造家用工具开始，体验发明创造带来的乐趣，例如：捞鱼网加个盖子防止鱼逃跑;雨衣加个充气圈防止雨水滴到鞋子里……这些小发明创造在一定程度上培养了学生的科技创新能力。

6 结语

总之，要充分借助教学这一教书育人的主渠道，把握学生的特点和学科特征，有针对性地培养学生的创新素质和创新能力。■

参考文献

[1]黄金花.物理学科教学培养创新型人才的研究[M]//《教师教学能力发展研究》科研成果集（第十七卷）：《教师教学能力发展研究》总课题组专题资料汇编.2018.

[2]徐殷.浅谈中职物理学科的人文性及其对人才培养的价值[J].职业，2020（3）：55-56.

[3]崔艳萍.浅谈初中学生物理学科核心素养的培养[J].课程教育研究，2020（8）：159.

[4]葛德成.创新实验设计，提高学生的物理学科核心素养[J].物理教师，2020（4）：52-55，62.