谈物理教学与创新能力的培养

杨伟文

［摘要］物理学是现代高新技术的基础和核心，人类历史上大部分的创造、创新都离不开物理学。而创新的关键是人才，人才的成长靠教育，教育的最终目的是培养学生的创新能力，为了达到这个目标，就必须不断完善和创新物理教学。

［关键词］物理学创新能力教学创新兴趣

创新是一个国家赖以生存和发展的核心要素、兴旺发达的动力源泉，是一个民族进步的灵魂。因此，现代教育的最高境界就是培养学生的创新能力，传授创新的方法，使学生想创新、敢创新、能创新。鉴于创新的重要性，本文着重阐述物理学与创新的关系，着重分析如何通过物理教学的创新来培养学生的创新能力。

物理学的萌芽、产生和不断发展的过程，实际上是一部创造、发展和发明的历史。人类历史上大部分的创造、创新都离不开物理学，物理学的发展曾经是、现在是、将来仍然是科学技术和经济发展的主要驱动力之一。

一、创新能力的涵义

创新能力是指人在顺利完成以原以知识经验为基础的创建新事物活动中表现出来的潜在心理品质，具有综合独特性和结构优化性等特征。运用人类已有的知识去进行创造、改造、组合、开发新的事物，其涵义比创造发明宽泛。创造发明是指首创前所未有的新事物，而创新还包含将已有的事物予以重新组合，产生新效益，即创新包含真创造和类创造。例如：省力钳、千斤顶、电动机、充电垫的发明。显然：人类的创新能力不仅表现在罕见的真创造中，也表现在常见的类创造中。创新能力不是极少数拥有天赋的人的专利，而是人类普遍存在的一种潜能。一般的人，即使无法创造发明，只要不模仿，不抄袭，也能独树一帜，标新立异便是创新能力的基本表现。

二、物理学是创新的源泉之一

物理学是自然科学的基石，是现代高新技术的基础和核心，其基本理论、科学方法和实验方法已广泛地渗透到其它学科和技术领域之中，并形成了一些交叉学科。如物理化学、生物物理、地球物理，等等。空间技术、现代通信技术、激光技术、现代医疗技术、新能源技术等高新技术的发展也与物理密不可分。因此，科技创新与物理学也是密不司分的。

三、物理教学关系到创新能力的培养

创新的关键是人才，人才的成长靠教育，而教育教学的最终目的就是培养学生的创新能力，物理教学也不例外。创新离不开物理学，培养学生的创新精神，提高他们的创新能力是物理教育的核心。由于传统的物理教学偏离了这一核心，因此有必要对物理教学进行以下改革与创新。

1.借鉴物理发展史，激发学生的创新兴趣和创新意识，从而培养创新品格和创新能力。物理学是揭示自然规律的科学，是人类发明创造的结晶。显然，物理发展本身就是一座发明创造的博物馆，它能提供知识、智慧，为人类的创造、创新带来希望和启迪，其中还蕴涵着物理学家们严肃认真的科学态度、追求真理的顽强毅力、为科学献身的精神、高尚的人格魅力、卓越的智慧、强烈的好奇心和自信心，等等。这些，既是教师应该传授给学生的优良品质，也是培养学生成为创新型人才所必备的素质。因此，在物理教学中通过加强对物理发展史的介绍，通过介绍牛顿、爱因斯坦、居里夫人、高锟等物理学家的生平，有趣的发明创造事迹和人格魅力，对培养学生的创新品格和创新能力至关重要。例如，一些定律的发现、产生与物理学家的好奇心及他们研究、处理问题的科学方法是分不开的：奥斯特发现电流产生磁场(电产生磁)的现象，善于思考的法拉第受到奥斯特这一发现的启发，应用逆向思维，提出磁能否产生电的课题，经过十年锲而不舍的努力，最终宣告“转磁为电”的成功，同时揭示了电流和磁场的内在联系，创立了著名的法拉第电磁感应定律。此外，阿基米德因进入浴盆洗澡时水漫溢到盆外而悟出浮力原理，牛顿因苹果落地突发奇想得出万有引力定律，高锟大胆提出在电话网络中以光代替电流、以玻璃纤维代替导线最终开创光纤时代等有趣的发明创造故事，都足以使学生领略到创新的无穷魅力。

2.注重基础教学、创新教学方法、培养学习兴趣和创新能力。基础知识是创新能力的根基和前提，创新是基础知识的升华。物理教学要注重引导学生不能一味盯着考试成绩，教师也不能单纯地追求学生成绩的提高，要沉得住气，培养学生的学习兴趣，夯实理论基础，让学生弄清每一物理定律的来龙去脉，知其然，更要知其所以然。还要让学生知道定律的适用范围。例如：牛顿第二定律在运动物体的速度接近光速时不能成立，理想气体状态方程对于温度比较高，压强比较大的非理想气体也不成立，宇称在弱相互作用中不守恒，等等。因此，物理教学要摒去功利意识，要让学生懂得做学问不能心浮气躁，要扎扎实实，不急功近利。正如甘子钊院士所说：“物理学作为一门最基础的自然科学，它的发展动力是深深地植根于人类对于真理的非功利的追求，但是，历史的发展将越来越有力地证明，正是这种非功利的追求给人类带来最大的收获，本世纪(20世纪)发生的主要源于物理学的进展和技术革命，就是最有说服力的例子。”因此，物理教学的创新要从基础抓起。

从心理学角度来讲，创新意识是指创新的愿望和动机，因而创新物理教学就应运用一切教学手段，想方设法激发学生的创新意识，培养他们对物理知识的学习兴趣。物理世界充满着神奇和奥秘，要想进入这一世界，好奇心和兴趣是不可或缺的。传统教学过于侧重知识的传授，满足于教师传授知识，学生接受知识，机械地认识和掌握知识，各项教学活动缺乏计划性、系统性、目的性，对学生的积极性、主动性和独立思考能力的引导不足，教学中常常出项师生错位，重教轻学，填鸭式、一手包办的现象严重，学生常常只是机械地模仿，缺少动脑、动手的机会，学习兴趣和创新能力就在这样的学习过程中日渐丧失。显然，物理教学的方式、方法关系到学生创新能力的培养。因此，要使学生成为物理教学的主体，充分调动他们的主观能动性，用“创造性的教”为学生“创造性的学”创造环境和条件。在日常教学中，可将启发式、传授式、讨论式、发现式、问答式、举一反三式等多种教学方式联合使用，只要能引起学生思考、激发学生兴趣的便是有效的方式。例如：讲电势能的概念时，可以类比讲授：电荷之间存在着电场，电荷之间的相互作用力是电场力；而物体之间存在万有引力场，物体之间的相互作用力是万有引力；电场力(库伦力)和万有引力的表达式相似，(引导学生思考)，那么电荷在电场中的电势能和物体在万有引力场中的重力势能有什么相似的地方?通过演示实验，引导学生观察思考，然后得出结论：①重力势能的大小与物体所处的位置有关，同样电荷电势能的大小也与带电体所处电场的位置有关；②重力做多少正功，物体的重力势能减少多少，重力做多少负功，物体的重力势能增加多少；同样，电场力做了多少正功，电荷的电势能就减少多少，电场力做了多少负功，电荷的电势能就增加多少。教学中尽量变换教学方式，使课堂生动活泼，内容丰富多彩，变被

动学习为主动学习，从而激发学生的创新能力。

3.注重物理实验。实验教学是物理教学创新的重要基础和手段。物理世界充满神奇，许多自然现象和实验能呈现出各种奇妙的物理现象。如海市蜃景、雨后天晴天空中出现的彩虹、透镜成像、钱毛管实验、电磁感应实验、光电效应实验，等等。生活中，无数神奇的自然现象就像谜一样深深地吸引着人们去探索，去发现，去创新。为此，实验不仅成为物理教学探索、创新不可或缺的渠道，检验物理理论是否正确的唯一标准和手段，更是激发学生兴趣、提高实践能力的必要方法和培养学生创新意识、创新思维、创新能力的有效途径。通过实验教学，可以有效地催生学生创新的欲望，激发创新灵感。当前，实验教学普遍存在定式思维，流于形式，只是简单操作练习，草草了事；实验器材、实验方法、记录方法都是按照教师安排好的规定动作去操作，教师很少去引导学生思考和探索，没有鼓励学生自己去发现问题，解决问题。由于怕损坏实验仪器，因而不主张甚至不允许学生按自己的思路去做自己想要做的实验，只能“照葫芦画瓢”。这样的实验很难引起学生的兴趣，因而更谈不上创新能力的培养。因此，教师应从兴趣和创新的角度出发，允许和鼓励学生开动脑筋，标新立异，除规定动作外，自选动作，按自己的思路做自己想做的实验，去体验创新的快乐和魅力。总而言之，实验教学，要通过创设条件，让学生充分动脑、动手，发挥主动性，激发创造性思维，这样才能对学生创新能力的培养起到潜移默化的作用。

4.鼓励学生敢于质疑，善于质疑。物理教学要有问题意识，思维从问题开始，提出问题比解决问题更重要。从某种意义上来说，问题意识就是创新意识，问题是创新的摇篮。教师没有问题意识就不能激发学生的学习兴趣、学习动机，学习目的就不能明确；学生没有问题意识就不会有积极的思维、求知的欲望和创新的意识。因此，教师要善于在教学中创设问题情境，激发学生的求知欲望，鼓励标新立异，使学生在提出问题、讨论问题和解决问题的过程中，掌握知识，获得方法，形成能力。

物理教学中的质疑，主要从观察到的物理现象、实验中得到数据，而实验的理论解释、理论逻辑的推理等方面，甚至是从常识中提出的。教学中要适时地结合教材，介绍古今中外著名学者多思多问、善思善问、推翻前人创立的定律或定势思维的案例。如伽俐略通过敏锐的观察和思考，推翻了亚里士多德的“物体越重，下落越快”的错误观点以及力是维持物体运动的原因这个一千多年的定势思维，从而揭示了自由落体运动的规律和惯性定律。因此，教师在教学中要让学生带着问题学，要培养和鼓励他们学会质疑，善于质疑，以培养和开发创新潜能。

创新是一个民族进步的灵魂，创新是一个国家兴旺发达的不竭动力。历史已经告诉我们，如果不去创新，不能创新，国家和民族就难以发展。所以，教育的最终目的就是培养学生的创新能力。由于物理学是现代科学技术的基础，是科技创新的源泉，所以，作为基础教育的物理学教学，应结合学生的个性特点，遵循认识规律，创新教学方法。以培养有创新意识、有创新能力、想创新、能创新、会创新的创新型人才为目标，不断完善和创新物理教学。