培养学生能力是教学的永恒

曹宝龙

物理学是以自然界的物理现象为研究对象的一门学科。从学科的本质来说，它蕴藏着丰富的科学方法，而这些方法是我们认识世界所必需的。中学物理教学的主要任务是什么呢？中学物理教学的主要任务是让学生学会研究物理现象的方法，培养学生的观察能力、实验能力及分析问题和解决问题的能力。新一轮课程改革的主要思想之一是加强学习过程的探究性，加强学生实践应用能力和创造能力的培养。考虑物理学科本身的特点、新课程的改革思路和中学生的心理发展特点，我认为中学物理教学中学生的思维能力、知识应用能力（实践能力）和创造能力是能力培养的关键。

“思维是智力与能力的核心。因此，思维能力的培养始终是我们教学工作的重中之重。实践能力是个体与环境相互作用中表现出来的个体对环境的调适能力。教学的整个活动过程都要体现对学生实践能力的培养。创造是人类智力的高级形态，它是根据一定的目的，运用已知的信息，在新异情况或困难面前采取对策，独特地、新颖地且有价值地解决问题的过程中表现出来的智力品质。”（林崇德《学习与发展》，北京师范大学出版社1999年11月第1版）学生的思维能力、实践应用能力和创造能力构成能力的一个整体。三个维度之间是紧密地联系在一起的，相互影响，相互作用。而且，从思维能力到实践能力和创造能力存在一定的梯度关系或递进关系。

物理学习或物理教学中，重要的是不能把物理学看成是只告知一些物理现象，告知一些现成的物理规律以及让学生解一些物理习题。只有让学生在学习物理的过程中真正地体会物理学的魅力，体会物理学研究中所创造出来的美的方法、美的理论以及理论与现实之间的和谐之美，才能使学生喜爱物理，让学生激发出自主学习的热情，从而促进学生能力的提高。下面就我的教学实践，谈一下物理教学的一点体会。

培育思维之花

思维是世上最美的花朵，但在实际的教学中嗯维之花”却开不出来或开得并不美，原因是我们的教学没有从发展学生智能的角度去引发学生的思维。教育的最高境界是把教育看成一种提高生命价值的过程。好的方法指导下的思维活动绝不是“若思冥想”的感觉，而是一种美的享受过程。在物理学科教学中培养学生的思维能力的主要方法是：以学科知识的学习为基本的思维培养的素材，突出思维的过程性，以教师优秀的教学艺术和学科方法激发学生的学习内动力，根据材料的特性和训练功能，突出训练和培养学生良好的思维品质。思维的最基本的特性是概括。迁移、类比和知识应用都是以概括为基础的。因此，培养思维能力几乎贯穿在整个课堂教学中。

中学生学习物理学的真正意义是体验科学研究的方法。多数学生以后从事的工作不可能是搞物理专业或与物理有极大的相关性，而他们学习物理有什么好处呢？我们认为科学方法对人的一生是最有用的东西，如果说20年后不从事物理专业的学生也许已把老师教的物理知识基本忘记了，但能够留下来的只能是由科学方法转化而来的能力，而这样的能力是终身受益的。同样，有了好的方法，学生才会对物理有浓厚的兴趣。中学物理教学中的每一个知识点的探究过程都可让学生掌握一些科学研究的方法，体会物理学的美感，让学生喜欢物理学。例如，电场强度E=F/q这一知识点根抽象，学生学习时总是很难适应书本上的引入方法，理解起来很费劲。原因是没有从科学研究的方法的高度去突破这一思维障碍，在教学中我采用了以下方法加以解决，学生便兴趣盎然。

师：大家都知道风是有强弱的，那么如何来规定和测量风的强度呢？（假如我们现在还没有规定风力强度，我们全班同学组成一个科研小组来定义一个测定风力强度的方法。）

生：……（觉得这个问题很有吸引力，但感到无从下手。）

师：（启发）我们是如何感觉风的强度的呢？风力强的时候会发生什么情况？

生：风力强的时候会把东西吹掉或吹倒，强台风会吹倒房屋等设施。

师：从物理学的角度你是如何理解风“吹”某一物体的呢？

生;嚷！是风对物体施加了一

师：对了！风对物体会施加一个力，这是风的一个重要特性，也是我们研究风力强度的重要突破口。现在你们有办法定义风力强度了吗？

生;风力强度越大，对物体施加的力越大。

师;对啊！但有一个问题你们考虑了吗？同样风力较大的时候，为什么把雨傘撑开以后容易吹掉呢？

生：噢！原来风力的大小不仅与强度有关，而且与受风的面积有关。

师：现在你能告诉我定义风力强度的方法了吗？

生：可用I=F/S来定义。其中I表示风力强度，F是与风向垂直的面积S上受到的力。

师：对，这其实是一种公平测量和比较的方法。下面我们来研究第二项类似的任务;如何测定电场中某一点的电场强度。（提示：电场对放入电场中的电荷有力的作用。）

接下来的工作学生很快完成了，而且学生体会到，其实两个问题的研究方法是完全一样的。学生感到，用这种方法来理解和研究电场，好像能看见电场一样了。学生不仅很快地学到了物理知识，而且体会到科学研究的乐趣，这是学生终身受益的。其实，用比值来定义物理量的方法在中学物理中出现的次数很多，教师在教学过程中的主要任务是让学生理解测量物理量的基本思想和基本方法，这也是很多物理量定义的基本方法，用这样的思维方法来解决问题能使学生有美的享受。

培植实践应用之根

如果把思维比做“花朵”的话，那么实践过程是一种知识“扎根”的过程。只有牢牢扎下实践这一根基，才能不断开出思维之花。从认识论的角度来看，从实践到理论的探索过程知识的发生过程）只完成了认识世界的第一次飞跃，而从理论回到实践（运用知识解决实际问题）是认识的第二次飞跃。学习的知识只有在完成一个认识的全过程以后才能体现其价值。知识对实际问题的应用也是我们当前教学工作的一个薄弱环节。

培养学生实践应用能力的途径有两条;一是加强知识发生过程的教学，二是加强知识的应用训练。教育的根本目的是培养学生的能力。能力怎么体现？能力体现在学生能够主动地获取知识，自觉地运用知识来解决实际问题。学生不会把学到的知识运用到实际问题中去的一个原因是，学生脑子中掌握的知识是没有根基的。学生不知道知识是在什么样的实际背景中产生的，当然面对这个知识所对应的实际背景也就束手无策了，不会用已掌握的“武器”去解决问题。因此，从实际背景中获取知识的过程本身就是实践能力的提高过程。另外，让学生过多地解抽象的物理习题，会使他们曲解物理学的真正意义，曲解科学的意义，产生厌学的情绪。因此，物理习题要尽可能地来自于实际问题，培养学生对实际问题的探究能力。例如，我根据初中新教材科学》安排了这样一个实际问题：

根據国际电工委员会的报告，50赫兹（我国市电的频率）交流电情况下观察到人的感觉如下：

已知人体的电阻一般在1000欧～2000欧，估算人体接触的安全电压。

从知识点的应用上来说，这个问题似乎难度不太，只要运用欧姆定律U=IR就可解决问题。其实这个问题需要学生有从实际测量结果中获取相应数据（信息）的能力。背景材料告诉你的电流值那么多，你采用哪个值呢？如果知道采用“生死边界”的电流值，是取上限值还是下限值呢？同样地，电阻的取值也要考虑。像这样的问题，关键是要培养学生对实际情境（问题）的判断（解决）能力。

学生对实际问题的敏感性也能体现学生的实践应用能力。例如在力学教学中，我让学生谈一下，为什么交通事故出在弯道处最多？超速为什么非常危险？事实上，学生学过的知识与具体问题联系起来并不顺利。多数学生对这类问题没有认真思考过。在超速的危险性的论述上，学生总是停留在一般性的说明：超速不容易刹车等。很少有学生能根据动能定理论述刹车距离与速度的平方成正比这一结论，也很少有学生能用数据说明同样的汽车在制动力不变的情况下，以100千米/小时行驶的汽车的紧急刹车距离是50千米/小时的4倍。

开发创造之魂

根据创造力本身从萌发到形成的动态过程，可以将创造力划分为类创造力（前创造力）、潜创造力、真创造力三种层次。”（邵瑞珍《教育心理学》，上海教育出版社1997年6月第1版第133页）类创造力是创造力的雏彤，不能产生创造性结果，如幻想、憧憬等，常被视作创造力的准备层次。潜创造力产生一种对本人来说是新颖、独特的，但己为人类发现或发明过的成果。儿童、中小学生的创造力主要体现在这两个层次上。培养学生的创造力实际上是培养学生的类创造力、潜创造力。

创造性思维能力的培养是创造力培养的核心。我在主持省级课题时，对学生进行了创造性思维能力的培养。在高中物理教学中实施培养学生创造性思维的理论构想可用下图简单表达。

创造性思维培养的训练方法可归结为;①发散思维能力训练;②迁移思维能力训练;③逆向思维能力训练;④重新组合能力训练。而实施这些训练途径的保障是：①探索性课堂教学模式;②创造型课堂教学的氛围。

训练发散思维方法有：①围绕一个待解决的物理问题，尽可能地让学生设想多种方法来解决——一题多解;②从一个问题出发让学生进行讨论与思考：这个问题还可以变化吗？与这个问题相类似的问题有哪些——一题多变。例如，解决一个力学问题可以这样提示：①运动学的方法可解决这个问题吗？有几种方法？②动力学的方法可解决吗？有几种方法？③动量观点可解决吗？有几种方法？④功能观点能解决吗？有几种解法？等等。所以，学生对一个问题的思考可以是多角度的。

思维的迁移性训练有概念教学中的迁移和规律教学中的迁移。以概念教学的迁移能力培养为例，概念的获得可由下图表示：

新概念的获得一般是对大量的同类物理现象概括、抽象出共同属性或本质属性。但也可以从另外三种渠道获得：①从相似概念中通过水平迁移获得。例如，学习了圆周运动的周期概念后，可迁移到振动、波动、交流电、磁场、原子模型、物理光学等各种物理问题的周期概念的学习中。学习了万有引力的概念后可迁移到库仑力的概念，学习了电场概念后可迁移到磁场概念。②从异位概念中通过垂直迁移而获得。存在包容关系的两个概念称为异位概念。如力和重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、接力之间存在包容关系。其中，“力”是另外几个具体的力的上位概念，另外几个具体的力是“力”的下位概念。在学习了力的概念后，学生明确了力是物体对物体的作用，而不同的力无非是引起作用的原因不一样，传递力的形式不一样。各种形式的力的概念学习后，有助于学生加深对约”的认识，而“力”的概念认识的加深有助于学生对新的形式某些具体力的学习。这种迁移形式显然是垂直迁移。关于思维的逆向性的训练等，在此不再一一列举。

我们经过一年创造性思维能力的培养研究实验，效果良好，其主要指标发生了显著变化。例如，在静电场中复习电容器这一内容时，我向学生提出一个问题：两块平行板电容器当充电以后，两板组成的系统（含该空间）是否储存能量？你有几种方法可以证明或说明？学生的答案之多是我未想到的。

学生1：充电是电源输入了电能，故两板之间有电能。

学生2：可在两板间放入一个电荷，电荷在电场力的作用下运动起来后具有动能，动能不可能凭空产生，说明两板间具有能量。

学生3：若在两板间用绝缘细线挂一个电荷，则电荷在电场力的作用下使悬线与竖直方向偏离一个角度，电荷的重力势能增大了。增大的重力势能只能由系统能量转化而来，故说明系统具有能量。

学生4：可在两板间接入-个电表，电表指针会发生偏转，指针的偏转需要能量，说明两板间储存着能量。

学生5：如果在两板间用一导线连接，则导线上由于放电电流会发热，故说明系统是具有能量的。

学生6：设想两板处于光滑绝缘的水平面上，则两板在相互间的电场力的作用下作相向运动，两板的动能增加了。增加的动能不可能凭空而来，只能从系统的能量转化而来。说明系统具有能量。

学生7：两板上带电可以想像成这样一个过程：两块不带电的金属板，把电子从一板上移送到另一板上，如此移送电子的过程中外力必须克服电场力做功。故系统起电的过程就是储积能量的过程。

学生8：两板间有电场，而电场是一种物质，物质当然具有能量。

学生9;既然如此，当带电量不变时，把两板的间距拉大，电场线的密度不变而空间增大了，故两板间的能量是电场能，且与板间距离成正比。显然系统是具有能量的。

物理学的内容既有文字材料，又有图形图像资料，是创造性思维的良好训练材料。教师要有强烈的培养意识，抓住每一次机会进行训练。

科学的最大魅力是什么？也许她能激起人们对她的好奇心。好奇心激发人们对其不倦地探究，从而绽放出朵朵美丽之花。教师在教学中应该保持这种学生与生俱来的好奇心，促进学生对自然、对科学的探究欲望。让学生喜欢物理学，促使学生能力的提高是我们物理教师永远追求的目标。让学生在学习物理的过程中掌握科学方法，形成良好的科学态度和科学精神是我们的责任。我想，物理教师能这样做就既传道又授业了。