物理課程創(chuàng)新教育策略

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摘要在深化基礎(chǔ)教育課程改革和考試招生制度改革的背景下，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力是素質(zhì)教育的核心。物理學(xué)科教學(xué)實(shí)施創(chuàng)新教育，可以鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，催生學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)力；融入物理觀念于史實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；突出實(shí)驗(yàn)科學(xué)思維，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新智慧；引導(dǎo)科學(xué)探究，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐。

關(guān)鍵詞創(chuàng)新教育；創(chuàng)新動(dòng)力；創(chuàng)新意識(shí)；創(chuàng)新智慧；創(chuàng)新實(shí)踐

黨的報(bào)告中指出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。創(chuàng)新的培養(yǎng)在于教育，物理本身就是一種具有實(shí)踐性和創(chuàng)造性的學(xué)科，在物理學(xué)科開(kāi)展創(chuàng)新教育具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等四個(gè)要素。本文基于核心素養(yǎng)的視角談?wù)劯咧形锢?a href="http://wda8f421.cn/lunwen/cxjylw/112641.html" target="_blank">課程實(shí)施創(chuàng)新教育的策略。

一、鼓勵(lì)質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，催生創(chuàng)新動(dòng)力

清華大學(xué)錢(qián)學(xué)森班首席教授鄭泉水指出：“對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)或技術(shù)創(chuàng)新有著極強(qiáng)的志趣和追求卓越的內(nèi)在動(dòng)力是創(chuàng)新素養(yǎng)重要維度。”［1］發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出問(wèn)題是創(chuàng)新活動(dòng)的起步，是創(chuàng)新內(nèi)生動(dòng)力的體現(xiàn)，而質(zhì)疑是其前提。質(zhì)疑，指帶著否定的觀點(diǎn)或批判性的思維來(lái)審視事物并提出疑問(wèn)，它要求質(zhì)疑者具有不迷信權(quán)威并敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的勇氣。因此，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑是開(kāi)啟學(xué)生創(chuàng)新動(dòng)力的重要途徑。

（一）鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活觀察中質(zhì)疑。生活是課程知識(shí)的形成基礎(chǔ)，物理課程知識(shí)源于生活。由于認(rèn)知與經(jīng)驗(yàn)的局限性，日常生活中存在著諸多值得質(zhì)疑的事物：公路拐彎處為什么要修成外高內(nèi)低？為什么跳高技術(shù)中的“背越式”會(huì)取代“跨越式”？電子鐘的計(jì)時(shí)原理是什么？微信中的視頻圖像是如何傳遞的？等等，這些既是學(xué)生司空見(jiàn)慣但又是學(xué)生不明物理的現(xiàn)象。如果學(xué)生能提出這些疑問(wèn)，那么這何以不是一種良好的好奇心或強(qiáng)烈的求知欲望，而這種好奇心或求知欲望往往催生著創(chuàng)新動(dòng)力。

（二）鼓勵(lì)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中質(zhì)疑。教材是課程學(xué)習(xí)的藍(lán)本，但顧及到學(xué)生的認(rèn)知能力與水平的欠缺，其中不少的物理規(guī)律僅是定性研究，然而在表述方面又是定量描述。如單擺周期規(guī)律，教材實(shí)驗(yàn)僅研究了振動(dòng)周期與擺角、擺球質(zhì)量、擺長(zhǎng)這三個(gè)因素關(guān)系，然后直接給出單擺周期公式T=2πl(wèi)g?？梢哉f(shuō)，幾乎所有的學(xué)生對(duì)公式中的2π和根號(hào)形式都感到茫然，這就是學(xué)生值得質(zhì)疑的內(nèi)容。另外，教材中的“空白點(diǎn)”也是學(xué)生的質(zhì)疑之處。在儀表讀數(shù)方面，學(xué)生以前只掌握了最小刻度為1/10分度的讀數(shù)方法，然而對(duì)于諸如最小分度為0.02A的安培表量程和最小分度為0.5V的伏特表量程的估讀就存在著疑問(wèn)。對(duì)于學(xué)生的質(zhì)疑，有的可以在課堂內(nèi)解決，有的則可以讓學(xué)生在課外自主探索，教育的主要目的是通過(guò)質(zhì)疑活動(dòng)來(lái)催生學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)力。

二、融物理觀念于史實(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

在課程教學(xué)中適當(dāng)?shù)厝谌肽承┪锢硎穼?shí)，尤其是人們?cè)谔骄堪l(fā)現(xiàn)過(guò)程中曲折的經(jīng)歷和另辟蹊徑的突破故事，既可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，促使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)探究與發(fā)現(xiàn)的艱巨性，還可以使學(xué)生領(lǐng)悟堅(jiān)毅力是從事科學(xué)創(chuàng)新的必備品質(zhì)。

（一）突破原有傳統(tǒng)觀念。庫(kù)侖定律是電學(xué)中最基本且又是最重要的物理規(guī)律，它揭開(kāi)了電學(xué)領(lǐng)域定量研究的序幕，其中庫(kù)侖扭秤的問(wèn)世對(duì)庫(kù)倫定律的驗(yàn)證起著重要的作用。然而庫(kù)侖扭秤的問(wèn)世并不是一蹴而就，而是庫(kù)侖能以富蘭克林的“電荷表面分布”理論為實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)，以普利斯特利的“電荷間作用力與距離平方成反比”的預(yù)言為指針，以卡文迪許實(shí)驗(yàn)思想為借鑒，從而巧妙地設(shè)計(jì)了庫(kù)侖定律扭秤實(shí)驗(yàn)。［2］如果教學(xué)中融入這些過(guò)程史實(shí)，那么就可以促使學(xué)生樹(shù)立科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、重視吸納他人研究成果、勇于開(kāi)拓進(jìn)取等有關(guān)如何創(chuàng)新的各種意識(shí)。由此看出，在科學(xué)研究中能夠突破原有傳統(tǒng)觀念，勇敢地接受新事物，保持一種創(chuàng)新的思想是非常的重要。

（二）樹(shù)立科學(xué)觀念意識(shí)。庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)僅驗(yàn)證了“庫(kù)侖力與電荷間距離平方成反比”的事實(shí)，對(duì)于“庫(kù)侖力與兩電荷電量乘積成正比”的結(jié)論，學(xué)生自然會(huì)提出質(zhì)疑。當(dāng)教師指出庫(kù)侖是借助牛頓的萬(wàn)有引力的力學(xué)模型而進(jìn)行類比推理而得到的，那么學(xué)生又會(huì)樹(shù)立科學(xué)觀念意識(shí)。庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)僅是驗(yàn)證同種電荷間的排斥力，對(duì)于異種電荷間的吸引力，教師又可以介紹庫(kù)侖借鑒力學(xué)單擺模型而類比設(shè)計(jì)了電擺實(shí)驗(yàn)，并依據(jù)單擺原理來(lái)類比推證異種電荷間的庫(kù)侖力也與距離平方成反比。［2］這樣的史實(shí)融入，既可以強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)觀念意識(shí)，又可以促進(jìn)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)創(chuàng)新意識(shí)。

三、突出實(shí)驗(yàn)科學(xué)思維，啟迪創(chuàng)新智慧

突出實(shí)驗(yàn)的科學(xué)思維，不僅是物理課程教學(xué)的應(yīng)然要求，也是實(shí)施創(chuàng)新教育的重要途徑。

（一）重視引導(dǎo)學(xué)生嘗試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)。重視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，也是有效增強(qiáng)科學(xué)探究精神和思維能力的重要手段。如“摩擦力大小與壓力關(guān)系”的研究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在初中曾依據(jù)二力平衡原理（滑塊所受的摩擦力等于彈簧秤拉力）做過(guò)了定性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生熟知，能否控制滑塊做勻速運(yùn)動(dòng)是該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。對(duì)此，教學(xué)中就可以要求學(xué)生重新設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)裝置，以繞開(kāi)這個(gè)難點(diǎn)。如果學(xué)生能想到“彈簧秤與滑塊連接并固定，在滑塊下增設(shè)一塊木板，在抽動(dòng)木板中，滑塊保持靜止，從而得到摩擦力等于彈簧秤拉力”的實(shí)驗(yàn)方案，這何以不是一種創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)?

（二）改教材中的定性實(shí)驗(yàn)為定量實(shí)驗(yàn)。物理實(shí)驗(yàn)改革是物理課程教學(xué)改革的重要組成部分，新課標(biāo)要求教學(xué)中不能拘泥于教材內(nèi)容，改教材的定性實(shí)驗(yàn)為定量實(shí)驗(yàn)，是根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況創(chuàng)造性使用教材的一種探索，有助于科學(xué)思維的培養(yǎng)。如“探究安培力”的定性實(shí)驗(yàn)，教學(xué)中就可以引導(dǎo)學(xué)生改為定量研究實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，對(duì)于如何確定安培力的大小，如何研究安培力大小與導(dǎo)體長(zhǎng)度、電流大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小這三者之間的關(guān)系，課題中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的方案，有的可能是某種知識(shí)與原理的巧妙應(yīng)用，有的可能僅是一種符合科學(xué)原理但又不便于實(shí)際操作的思想性方案，等等，這些都能見(jiàn)證學(xué)生的思維與智慧得到一定的激發(fā)或啟迪。

四、基于科學(xué)探究引導(dǎo)探究，促進(jìn)創(chuàng)新實(shí)踐

前面所說(shuō)的在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生嘗試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)雖是一種創(chuàng)新實(shí)踐，但在質(zhì)和量方面還不能滿足創(chuàng)新實(shí)踐教育的要求，必要的做法是注重引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展課外自主的探究性學(xué)習(xí)。

（一）利用教材內(nèi)容的“空白點(diǎn)”開(kāi)展課外探究。教材由于篇幅限制或編寫(xiě)意圖的需要往往留下許多“空白”之處，如果教師能抓住這些“空白點(diǎn)”，會(huì)給師生留下了廣闊的課外探究空間。如在“測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，安培表的內(nèi)接或外接都會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)系統(tǒng)誤差。教材僅介紹了安培表內(nèi)接或外接測(cè)電阻的系統(tǒng)誤差分析方法，其潛在意圖就是要求學(xué)生能借助測(cè)電阻的誤差分析方法來(lái)分析電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量誤差，這既是教材留下的“空白點(diǎn)”，又是教材在誤差分析方法拓展運(yùn)用方面的“延伸點(diǎn)”。為促進(jìn)學(xué)生的課外創(chuàng)新實(shí)踐，教學(xué)中就可以引導(dǎo)學(xué)生分析“電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量誤差原因”并探究消除測(cè)量誤差的測(cè)量手段與方法。在誤差分析方面，有的學(xué)生可能會(huì)依據(jù)電路原理并采用數(shù)學(xué)形式進(jìn)行演變或推理，也可能有的學(xué)生會(huì)采用圖像方法來(lái)對(duì)誤差進(jìn)行定性分析。在探究消除系統(tǒng)誤差方面，學(xué)生可能會(huì)想到改進(jìn)電路，也可能引入某個(gè)參數(shù)已知的電路元件等。

（二）利用教材實(shí)驗(yàn)的“延伸點(diǎn)”模擬科學(xué)探究。挖掘高中物理教材實(shí)驗(yàn)“延伸點(diǎn)”的銜接，將教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效整合，是物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的有效補(bǔ)充和延伸。如學(xué)完牛頓運(yùn)動(dòng)定律后，引導(dǎo)學(xué)生自主探究水平面上“兩滑塊碰撞是否動(dòng)量守恒”問(wèn)題?！皠?dòng)量守恒定律”屬于高二下學(xué)期學(xué)習(xí)的選修內(nèi)容，然而對(duì)于現(xiàn)階段的學(xué)生來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一種真實(shí)的探究創(chuàng)新。在啟發(fā)引導(dǎo)方面，教師可以提出“你將設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)裝置”“在重復(fù)實(shí)驗(yàn)中如何獲得相同的初速度”“如何確定碰前初速度和碰后速度大小”“能否依據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律來(lái)論證系統(tǒng)動(dòng)量守恒”等問(wèn)題，用以啟發(fā)并促進(jìn)學(xué)生的探究活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

［1］鄭泉水.究竟是什么抑制了學(xué)生成為創(chuàng)新人才［N］.光明日?qǐng)?bào)，2018-06-26（4）.

［2］王溢東.照耀世界的火炬：物理學(xué)發(fā)展史上的光輝篇章［M］.廣州：廣東科技出版社，2012：1，97.

作者：李新疆 單位：連江尚德中學(xué)