物理教学中学生创新能力的渐进培养研究

摘要：本文结合基础教育及物理教学的改革与发展趋势，指出物理教学中加强学生创新能力培养的必要性，结合创新教育理论，从转变教育观念，发挥学生思维的主体性，强调问题意识，改革实验教学，注重科学探究等方面论述了物理教学中创新能力培养的渐进措施及创新教育环境的构建。

关键词：创新教育；创新能力；物理教学；渐进培养

社会的发展，课程的改革都要求我们的教学由指导学生继承学习向引导学生创新学习转变。培养学生的创新精神是素质教育的重点之一，培养创新人才更是时代的要求。中学物理学科本身特点决定了中学物理教学过程更有利于培养学生的创新精神。作为新时代的中学物理教师，毫无理由回避积极寻找、探索一条培养学生创新精神，促进中学物理教学的新路子。当然，创新能力的培养不是一蹴而就的，它是一个渐进的、长期的培养过程。本文根据创新教育理论，就物理教学中培养学生创新能力应重点解决的几个问题作一下初步的探讨。

一、转变教育观念，培养创新能力

众所周知，教师是教育活动的组织者和评估者，在教学双边互动过程中，教师起主导作用，所以，要培养学生的创新精神，教师必须先改变自己的教育观念。

首先要坚持“以人为本”的教育观、教学观、学生观和人才观。教师不要再把风华正茂的学生当作“录音机”或者“容器”，而实行灌、挤、压；而要相信学生是会思考、会自学、会创新、智力相当的群体进行疏、导、引；教师要淡化权威角色，强化指导功能，由管束走向指导。教师不要再经常以“领导者”和“家长的代言人”的身份出现，要求学生言听计从，学生的学习是一种积极主动的知识构建过程。因而，教师只能把自己当作指导、启发、激励学生学习、求知、创新的引路人。

其二、教师要尊重学生，相信学生，理解学生，建立师生之间平等融洽的关系。教育学生、鼓励学生，引导学生掌握科学的自学方法。课堂上构建多边活动，即师生互动、生生互动、小组活动，体现教学特长。自始至终以学生为主体，师生之间坦诚相见，感情沟通，智慧碰撞，最大限度地调动学生的主动性、积极性和创造性，促使学生产生勤学、乐学、好学的志趣。

其三、教师不断提高自身素质，继续学习和掌握现代科学知识，尤其是现代信息技术。教师只有掌握现代新知识、新技术、新信息、新理念，并且在教育教学中运用自如，游刃有余，才能摆脱抱残守缺，故步自封，以至在教学中面对新的科技知识，新的教育手段捉襟见肘，无法适应的尴尬局面。

二、发挥主体作用，培养创新能力

1．注重物理学史教育，激发创新意识

创新意识是指一种愿意发现问题、积极去探求的心理取向，是创新的动力源泉。我们可以在教学中适时渗透物理史的教学，结合教材的有关内容，适当向学生作以介绍，如：瓦特通过观察水沸腾对水壶盖的振动现象从而受到启发发明了蒸汽机；牛顿由苹果落地发现了万有引力定律等，通过这样教育，使学生认识到科学无处不有，创造就在身边，物理这门科学的每一步发展都离不开创新，科学发现过程就是创新过程，这些可以激发学生的创新欲望。

同时也要重视课堂教学内容的时代性，适时引入与物理教学内容有关的最新物理成就，介绍学科新动向。让学生接受更多的科学技术信息，增加有关社会进步和科技发展的信息，增强学生创新的使命感，也有利于学生建立一个发展变化的而不是孤立的客观物质世界的基本观点，引导他们去探索更新的知识、培养创新意识，使他们意识到创新永无止境。

2．注重启发，调动创新思维

思维是大脑对客观事物间接概括的反映，创新思维不仅能揭示客观事物的本质和内在联系，而更重要的是能产生出新颖的、前所未有的成果。

启发的形式和方法是多种多样的，比如运用直观启发方法，加强“示范”效应，引入学生“抢答”，训练学生思维的敏捷性：运用设疑启发方法，将设计的疑难问题发掘深化，训练学生思维的深刻性；运用比较启发方法，抓住可比知识，训练学生思维的灵活性；运用情景启发方法，抓住关键环节，不断转变问题的情景，训练学生思维的广阔性；运用类推启发方法，借助于已知的熟悉对象达到对未知生疏对象的某种理解和联想，训练学生思维的流畅性；通过上述种种灵活多样的启发方法，强化训练，能有效地提高学生的创新思维能力。

3．培养学生的创新人格

创新人格主要表现为：良好的思维品质，独立的个性特征，如怀疑精神、创新意识、不迷信权威；优良的意志品质，强烈的求知欲，不竭的进取精神。

在教学中要重视对学生创新人格的培养。例如在物理教学中穿插介绍伽利略敢于怀疑、不盲从权威的思想；介绍布鲁诺为坚持真理而献身的精神；学习牛顿的勤于思考、善于总结；学习居里夫人的刻苦钻研、勇于实践；结合我国当代的物理学家为祖国的强大而奋发拼搏的生动事迹，激发学生勇于探索、积极进取的科学热情，这对学生创新能力的培养起着极其重要的作用。

4．培养学生勇于面对失败的精神

在创造活动中，错误和失败远远多于成功。爱迪生发明电灯，瓦特发明蒸汽机，莱特兄弟把飞机送上天，都是建立在成千上万次失败的基础上的，事实证明，失败会使人聪明，“失败是成功之母”，在物理教学中要将科学家们可歌可泣的百折不挠的意志，献身科学的精神融合在知识传授中，增强学生的爱国主义精神、为人类的进步献身科学的责任心和勇于创新的顽强意志。

5．培养学生协同合作的精神

协同合作精神是21世纪对人材的基本要求。重大的发明创造，需要众多人才共同去探索、开发、创造。因此我们必须培养学生的协同合作精神，以满足未来的社会对人材的需求。

三、强调问题意识，培养创新能力

社会的进步，科技的发展，与其说是在不断解决问题的过程中促进的，倒不如说是在不断发现问题和提出问题的过程中促进的，因为如果不能发现问题和提出问题，也就谈不上解决问题。传统学习重视的是问题的答案，特别是所谓“标准答案”，往往忽略了问题本身。而问题意识、问题能力可以说是创造性、创新能力的基础。有问题虽然不一定有创新，但没有问题一定没有创新。

下面我们来看看华东师范大学袁振国教授曾举过的几个例子：

●1998年底一个美国科学教育代表团到上海市访问，希望听一堂中学的科学教育的公开课。接待人员安排了一所有名的重点中学为他们开了一堂高中一年级的物理课，任课教师是一位优秀的特级教师。在教学过程中，教学目的明确，教学内容清晰，教学方法灵活，有理论、有实验；教学过程活跃，教师问问题，学生回答问题，师生互动，气氛热烈，教师语言准确简练，教学时间安排精当，当教师说“这堂课就上到这里”的时候，下课的铃声正好响起，掌声雷动。可是5位美国客人却没有表情，当接待者请他们谈谈他们的观感时，他们的回答出乎我们的意料。他们反问：这堂课教师问问题，学生问答问题，既然老师的问题学生都能回答，这堂课还上它干什么？

●国内的高才生到美国去念大学或研究生，学习总是格外地用功，上课认真记笔记，下课认真对笔记，考试前认真背笔记。考试的时候，老师讲6点，我们的学生绝不会写5点半，保证将老师讲的内容全部还给老师。在中国这样的卷子表明老师讲的内容学生全都掌握了，自然是满分。可在美国最多只能得B等或C等，而一些学生只答了1点，但有创见是他自己思考出来的，是从其他资料获取的，这样的卷子却能得A等，我们有些学生表示不理解，去询问老师：“我们6点都讲出来了，为什么只能得C等，而他们只答了1点、2点，为什么能够得A等？”老师的回答也是值得回味的：“你答了6点不错，可这6点我都讲了啊，你还答它干什么？”

●我们经常宣扬像陈景润那样的科学家，说他攻克了“哥特巴赫猜想”，解决了世界难题。但是扪心自问，世界上有多少“猜想”或“问题”是由我们提出来的呢？能够提出世界难题的人，恐怕才具有摘取诺贝尔奖的实力。^①

看了上述例子，不难看出：让学生学会自己发现问题，提出问题显得何等重要。可是，平常在我们的课堂中，用得最多的是老师问，学生答，课堂气氛很活跃，其实学生还是在按照老师的思路去学习，学生的主体地位没有得到真正的体现。长期以来，我们的学生习惯于老师怎么教，我怎么记，根本不主动去思考，去发现问题，对学习总是处于一种非常被动的地位。由于在幼儿园、小学、初中，接受的大多是灌输式教育，学生的学习思维在很大程度上已经被禁锢，他们习惯于回答“是什么”，而不能回答“为什么”，在问题面前，更不会主动去说“如果……那么……”。学生从习以为常的现象或者理所当然的想法中难得找出矛盾，展开问题，长此下去，显然很难培养出高素质的、有创新精神的人才。所以我觉得，我们每个老师肩负着教会学生提出问题的重任，特别是要把这种思想贯穿到平时的课堂教学实际中去。

发现问题和提出问题，需要摆脱习惯认识的束缚，它比解决具体的问题更加富有创造性。因此，要培养学生的创造能力，就要培养学生发现问题和提出问题的能力。我们必须创设一个良好的，开放式的，平等的环境，必须构建一种以尊重学生的人格个性为特征，培养学生的主体性和创造性为目标的师生和谐、积极研讨、平等民主的课堂教学环境，保护和培养学生的好奇心，自信心，鼓励学生质疑问难。陶行知先生曾说过：“发明千千万，起点在一问”。这句话足以说明善问在创造性思维活动中的重要意义。

学生一个自由思考的环境，开放思维过程，要知道，在压抑的、禁锢的课堂中，很难产生创造性思维的火花。对于学生提出的不合情理的问题和做出的怪异的回答，采取宽容的态度，一般不要生硬地否定，精心保护学生自尊心和自我发现意识。课堂上我们应鼓励学生提问，容许学生插嘴，同时对学生的发问，要给予理解，或给予解答，或启发引导，或课下探讨。老师要大力倡导思想自由，要相信每个学生都能学好，都有创造性，学生群体的创造性可能超过老师。

四、改革实验教学，培养创新能力

实验教学是物理教学实施创新教育的重要基础和手段，实验不仅对激发学生学习兴趣，提高实践能力具有不可替代的作用，而且也是为学生创设创新氛围，培养创新意识、创新思维、创新能力，提高科学素质的有效途径。

在物理实验教学中，不仅要让学生学会实验的具体做法，掌握一些基本的实验技能，还要引导学生学会研究物理问题的实验方法，为培养他们的物理创新能力打下良好的基础。如常用的间接测量的实验方法、“控制条件”的实验方法、“以大量小”的实验方法、测量微小量的“叠加法”、“替代法”和“比较法”等。教师通过选择典型的实验（可充分利用教材中的小实验、学生实验等内容），通过多种实验方案的设计、讨论和辨析来培养学生的物理创新能力。

1．吃透原理，创新实验方法

实验是理论和实际相结合的一种实践过程，学生在实验过程中往往埋头于实验操作而忽视了原理对实验的指导作用，或对实验原理不甚了解。有的学生对原理并不清楚，在这样的情况下做实验，势必使实验成为“按方配药”式的机械性操作，这只能提高学生对实验操作的熟练程度，但不能培养和锻炼创造精神和创新能力，只有吃透实验原理，才能在原理和方法上有所创新，以培养学生的创新能力。为了同一个实验目的，可以选择不同的实验原理，从而创造出不同的实验情景和操作方法。这是学生实验教学中一种可供挖掘的创新因素，也是培养学生理论联系实际的能力和实验创新能力的一个极好素材。

例如，在“用电流表和电压表测定电阻和电功率”的实验教学结束后，可向学生提出：本实验运用了P=UI的公式，通过测电流和电压的方法测小灯泡的电功率，那么能否运用我们学过的其它知识来测定P的值呢？事实上，根据电路欧姆定律，利用电流表和铭牌可以测定的P值，或利用电压表和铭牌也可以测定P的值。

2．想方设法，创新演示实验

在演示实验中，教师可以不拘泥于教材或教参的安排，进行一些创新设计，如可以将一些演示实验改为学生探索性实验。让学生选择器材、设计实验方法，在实验中发现问题和寻找解决问题的方法等等。通过创设条件，让学生充分地动脑、动手、动口，发挥学生学习的主动性，从而激发学生的创造性思维，对学生创新能力的培养起着潜移默化的作用。在实验教学中，教师不失时机地对学生中的标新立异的方法给予肯定、支持和帮助，鼓励学生大胆地猜想和独立地思考，并通过实验否定错误的假设或修正不完善的猜想，从而使学生解决问题的勇气、信心、毅力、科学的批判精神和创造力得到有效的培养。

教材中有些演示实验，照搬教材效果并不好，如对它作点简单的改进，其效果就大不一样，如做牛顿运动第一定律，书本上使用的是小车从斜面上滑下，但是从上滑下时经常小车在铺有毛巾的桌面上绊住，效果不好。其实只要用一颗较大的钢珠做前后的对比试验就能马上得到结论了，而且效果好。

3．结合教材，培养学生设计实验能力

现行教材中的学生实验大多数都属于训练类、测量类和验证类，它对于训练学生掌握基本仪器的操作，学会对物质的某些特性和某些物理量的测定方法，以及验证所学物理规律的正确性起着很好的作用，但有关探索性、设计性方面则涉及太少，这又不利于学生通过实验观测来模仿前辈科学家的发现过程，也不利于培养学生独立设计实验的能力，因此很需要加强实验设计训练，使学生从照着教材做实验逐步过渡到能作部分实验设计，学会自行选用仪器，确定实验步骤或设计简单的装置、电路等。

例如，在学生电学分组实验中，在掌握实验原理的基础上，允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行操作实验，可以极大地提高学生学习物理的兴趣，发展学生的个性，活跃学生的创新思维。在实验中学生需要在各种因素中取舍，对所得的信息进行筛选，这就要求学生在追求既定目标的过程中应变、思考和探索，使学生的分析、抽象、综合、表达的能力都得到训练和发挥。

五、注重科学探究，培养创新能力

《物理课程标准》将“科学探究”列入课程目标，并明确指出：“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。”科学探究作为一项新的教育内容和教学方式，它的总目标很明确，就是培养学生的科学探究能力，培养学生实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神，以及通过科学探究来培养学生的参与意识、关心社会与关心生活的意识等。

探究性学习是对原来物理教学方式的一个补充，它是物理课程中的一种新的形式，它强调科学概念、科学方法、科学态度三者的综合，强调学生在探究活动中的经历、体验和感悟。因此，可以克服片面执行“讲授法”的做法，有助于物理学科课程扬长避短，有助于加深学生对科学、技术和社会关系的认识，有助于发展学生对科学技术的兴趣和爱好，有助于扩大学生的知识面，有助于促进学生的自主性发展，从而达到素质教育的目标，为学生的终身学习打好基础。物理课程中的科学探究活动可分为两类：一类是课堂内的探究活动；另一类是课堂外的探究活动。

1．课堂内的探究活动

课堂内的探究活动主要由教师根据学生的认知水平和已有的知识基础，与学生一起精心设计探究方案，指导学生在课堂内按设计的计划进行。课堂探究内容的选择一般应注意以下几个方面：①内容应是物理课程的核心知识，对培养学生科学素养和发展学生的科学思维具有重要的价值；②内容的难度要适合学生的年龄特点和认知水平；③内容要能激发学生的好奇心和求知欲，要有驱动力。

例如：在“探究影响导体电阻的因素”的活动中，学生经过教师的引导猜想出导体的电阻大小可能与导体的横截面积、长度、材料有关，如果在研究过程中，横截面积和长度同时改变，得到电阻的大小也改变，这个改变是由于长度还是横截面积造成的，是不能确定的，如何才能使实验的结果说明横截面积是否影响导体的电阻呢？这就需要实施控制变量的实验，即横截面积以外的所有量都保持不变，只改变横截面积，得到的结论才能说明与横截面积的关系。经历这样的探究过程，学生从中认识到在实验探究中要有目的地控制和改变自变量。

又如，光把世界打扮得如此美丽动人，使我们每天都能看到五彩缤纷的世界，但光是如何传播的，我们却说不大清楚，为了“探究光的传播路径”，需要借助烟雾或乳状的溶液来显示光的传播路径，在这个探究过程中，学生可以体会到如何“化隐形为显形”的实验方法。再如，我们生活的地球周围空间存在着磁场，可我们看不见、摸不着，为了说明这种特殊物质的存在，需要借助小磁针的转动来认识磁场的存在，这种方法是通过磁场对放入其中的磁体有力的作用的性质来认识磁场的。通过经历这样的实验，学生学会了一种认识物质的方法，即在研究看不见、摸不着的物质时，可以借助其他的物质或借助物质的某种特性（如物体之间相互作用的结果）来研究。

2．课堂外的探究活动

课外探究活动一般是在教师的指导下，主要由学生自主设计探究计划，学生主动开展。

课外探究内容的选择，应该注重：①物理知识的应用。如在学习了温度计之后，可以制作简易温度计，通过制作过程，了解刻度划分的方法。再如学习了简单机械后，可以尝试制作搬运重物上楼用的“爬楼车”，通过这些活动使学生学习如何运用知识解决实际问题。②课内学习内容的延伸。如在学习了光的折射现象后，对于不同介质对光的折射情况是否相同、清晨看到日出时太阳在地平线以下还是在地平线以上等问题，学生常表现出较强的探究欲望。为此我们可以组织学生利用课余时间对该物理知识进行较深入的专题探究，可以从模拟实验的角度进行，也可以从理论论证的角度进行，由学生自己确定。再如，晶体熔化的实验误差较大，可让学生通过探究产生较大误差的主要原因，从而提出改进实验方案或改进实验装置的建议。③与物理知识有关的与其他学科综合的应用。如环保方面的问题、能源方面的问题、保温性能的问题等。另外还须注意的是选择研究的题目不宜过大，针对性要强，使学生易于操作。

在选择课外探究内容时应该倡导学生从生活和学习中自己发现问题，可以采取类似“征求意见箱”的形式设立一个“探究问题箱”，鼓励学生把生活中或学习中的点滴问题写出来，投到“探究问题箱”中，定时汇总，向学生公布，并结合学生实际能力水平、条件支持等实际情况集体讨论确定哪些内容探究价值较高，再由学生根据自己的兴趣选定探究课题，自行组建小组，进行探究。教师可定期检查学生方案的实施进展情况，定期组织学生进行交流。

六、创设创新教育的大环境

如果从教育教学的全局来考虑，创新能力的渐进培养阶段是这样的：

课堂创新教学环境的构建→学校创新教学环境的构建→开放的创新教学大环境的创设。

因此，我们还必须注意创设创新教育的大环境，使之与创新能力培养相适应。物理教学应该是一个开放的教学体系，教师要注意物理学发展的最新动态并把它及时地反映在平时的教学之中，如华裔物理学家屡获诺贝尔奖、中国载人航天技术的重大突破等，这类内容极易激起学生的爱国热情，并能转化成为他们创新活动的动力。物理教学要从课内扩展到课外，从校内扩展到校外，要加强与其他学科的交叉渗透，将一些关系密切的学科内容加以融会贯通，加强学科创新能力之间的有效迁移，以提高学生综合应用知识、创新性地解决实际问题的能力。也就是说，各学科教学之间应加强联系与合作，使学生的创新能力达到整体渐进提高的目的。为了充分发挥学生的创新潜力，学校要采取措施构建创新教育环境，如为学生提供自主性、首创性和个性化表现的机会；合理安排课程，为学生创新才能的发挥留有余地；对学生的创新成就进行奖励等；要在校园中形成浓郁的崇尚创新、尊重创新人才的气氛等。

创新能力的培养也需要学校、家庭和社会之间的相互协调，教育者要努力创设学校、家庭、社区三位一体的创新教育大环境，使学生能够处处感受到创新的气息，以创新的心态去学习和生活。

21世纪创新人材的培养是世界教育发展的主流，创新教育既关系到学生个人的可持续发展，更是国家和民族发展和进步的需要。培养未来人的创新能力的历史重任责无旁贷地落在我们每个教师的肩上。虽然创新能力的培养是一项复杂的工程，绝非一朝一夕之功，要想使学生在校期间就能培养出惊天动地的创造发明也是不现实的。但却可坚信，只要我们以高度责任感，持之以恒地重视探索培养，她必定见效于学生未来的创造性工作、学习和生活之中。

注释：

①摘自：叶平．“探究性学习的理论与实践”《创新教育》（山东）2002年第1期

参考文献：

1．中华人民共和国教育部制．《全日制义务教育物理课程标准》（实验稿），北京师范大学出版社 2001．7

2．怀化市教育科学研究所编印．《创新教育理论与实践》2001．6

3．朱永新、杨树兵．“创新教育论纲” 《教育研究》1999年第8期

4．《新课程教学法》（中学卷．初中物理）中央民族大学出版社 2002．4

5．李正坤．《中小学教改实验指导》湖南科学技术出版社 2001．10

6．周德才．《论更新教育观念，推进素质教育》中国现代教育网 http：//www．339edu．com/lwfb/lwdetail．asp？id=202

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