在物理课堂上培养学生的创造力

赵鸿煜　王景聚

1因藻类造油勇夺英特尔科学奖的美国女孩

2013年3月12日，17岁的女孩因利用藻类植物制造生物燃料油的成就战胜另外39名决赛选手，勇夺当年英特尔科学奖（Intel Science Talent Search）的第一名.Sara Volz在自己的实验室用人工方式培育出含油量极高的藻类细胞，这一创新有望解决人类的能源困境.经过核算，同样产出一桶油，实际成本价格竟然不到2美元.因为这一重大成就，美国麻省理工学院已提前将她录取，并承诺提供最好的实验设备供她继续研究.令人惊奇的是：她并没有任何科研经费或支持，实验室就在自己家的床底下（图1）.而这个小女孩做这个实验的起因竟是因为课堂上老师的一句话：“藻类植物作为一种可迅速再生的资源， 现今转化为生物燃料在技术上已成为可能， 但相当昂贵的生产成本让这种技术难以落地.”这样简单的一句话，激发了一位Sara Volz对再生能源的思考.

如果这个故事非要用一句话来总结的话，那就是Sara通过人工筛选找到了产生最多生物燃料油的藻类植物，这种新方法有助于降低藻类植物生物燃料的总成本.但是这样的评价或许太简单和冷酷了.人们往往只看到成功人士光鲜夺目的一面，然而却看不到他们为此付出了平常人难以想象的艰辛和努力.因此，要想投身于科研，就要有Sara这种执着和不轻易放弃的决心.

2学生创造力的培养

据统计，近四百年来世界重大的科技发明，很少出自中国人之手，诺贝尔奖自创立以来，只有屠呦呦先生一人获得了一项真正意义上的科学方面的奖项.似乎在这些方面，国人的创造力一下子消失殆尽.中华民族是一个富有智慧的民族，中国孩子智商高，在各类知识性考试中往往是出类拔萃的，但是往往中国孩子的创造力却显得苍白无力.

孩子读书，学习有着双重目的：一是掌握知识；二是发展思维技能.对于我们所学到的知识而言，如何“学以致用”一直困扰着我们的教育工作者，因为在大多数实际生活中，特别是科技信息高速发展的今天，创造力就显得尤为重要.我国教育领域中出现“高分低能”的现象必然是侧重知识性教学的结果.创造力，是人类特有的一种综合性本领.一个人是否具有创造力，是一流人才和三流人才的分水岭.创造力是知识、智力、能力及优良的个性品质等复杂多因素综合优化构成的.创造力是指产生新思想，发现和创造新事物的能力，它是成功地完成某种创造性活动所必需的心理品质.例如创造新概念、新理论、更新技术、发明新设备、新方法和创作新作品都是创造力的表现.创造力是一系列连续的复杂的高水平的心理活动.

相对来说，并不是比较聪明的人，就一定会有较高的创造力.创造力体现在“勤思考，常动手，常提问，敢质疑，不放弃”等方面，如何把我们的孩子培养成更具创造力的一代是每一个成年人尤其是作为教育者的我们应该思考和努力实现的刻不容缓的大事.

2.1激发学生求知欲和好奇心

求知欲和好奇心是创造性思维的基础，培养敏锐的观察力和丰富的想象力，特别是创造性想象，是进行变革和发现新问题或新关系的重要基础.

2.2教师用语的选择

苏霍姆林斯基指出：“教育的艺术首先包括谈话的艺术.”教育效果在很大程度上取决于教师自身的语言表达能力，这就给教师的语言修养提出很高的要求.聪明的老师对自己的用语非常的讲究.一样的话可以说出完全不一样的效果.一句话，可能点燃一个思想的小火花；也可能扼杀一个对未知充满好奇和探索欲望的种子.教师用轻松幽默的语言营造一个自由课堂氛围对于学生来说是非常珍贵的.爱因斯坦在回忆他的学生生活时曾这样感慨：“现代的教学方法，竟然还没有把研究问题的神圣好奇心完全扼杀掉，真可以说是一个奇迹；因为这株脆弱的幼苗除了需要鼓励以外，也需要自由，要是没有自由，它不可避免的会夭折.”

2.3多做实验激发学生兴趣，培养学生探究能力，鼓励学生自己动手制作实验器材

物理是一门理论和实验相结合的学科，没有任何一门学科可以像物理课这样有大量生活的常见实验.比如怪坡实验，磁悬浮等实验.在讲授能量概念的时候，笔者曾做过简单的小实验“弹簧翻跟斗”.在事先调整好斜面角度的木板上端，放置一根劲度系数很小的塑料弹簧，然后用手提着弹簧的上端，轻轻一拉，旋转使之处于“∩”形状，放手后，整根弹簧就会不停地翻转下去，就像杂技演员在地面上翻筋斗一样.一时间，教室马上热闹起来，同学们纷纷热情讨论，进而展开了对这一现象的解释，当用手轻拉后，弹簧处于“∩”形状.这时，弹簧发生伸长形变，储存了弹性势能，于是弹簧便产生收缩的弹力，拉动后弹簧运动，当前端接触到斜面时，后端变成了上端，即变成了下一个动作的前端，在惯性的作用下弹簧继续往下翻.整个运动过程中，弹簧的重力势能、弹性势能和动能三者之间不断地发生相互转化.这样，弹簧就不停地翻转下去了.而这种热情的持续时间比笔者想象的更要长久，此后每次讲到弹簧类问题，笔者都发现学生的准确率和熟悉度相比其他类问题都要提高很多.

2.4创设物理模型，时刻联系生活实际，教学和实际相联系

众所周知，物理的用处很广，往小一点说，物理学能够解释一些常见的自然现象，能够预测事物将要发生的变化，可以了解宇宙的产生、发展、结局.物理学在各个方面都有广泛的应用，如建筑结构符合力学要求，医学、生物学、化学等学科也应用到物理学原理.另外，很多著名的哲学家同时也是物理学家.我们知道，除了黑格尔，其他的哲学家都有研究物理学的经历，所以物理学是开拓思维的最好的科学之一.如果我们在教学过程中，能把枯燥的定理定律和实际生活联系起来，把随手可见的事件转化成物理模型，学生就不会像背天书一样地把各种定理定律弄混淆，这就需要教师在备课中投入更多的精力做更多的准备工作.

2.5克服心理障碍

中国的传统应试教育导致了教育方式的相对单一，采用机械化教育方式培养学生，其教育模式与考试方法限制了学生能力的充分发挥，所以当涉及到创造时，我们的孩子明显出自信心不足.《小王子》里面大人总是按照他们已知的世界来规范孩子，当孩子们做出不符合这个规范的事的时候，大人就说你错了，他们没有想象力也看不懂具有创造力的东西.孩子们的创造力就这样被抹杀了.当孩子们步入高中的时候，他们已经不再相信自己可以创造了.中国的教育问题是一个庞大的体系，在我们能够达到的范围内，我们能做的是尽可能多地鼓励学生，让学生多参与教学活动，克服心理障碍，把被动化为主动，当学生有什么新想法的时候要多鼓励他们的探索精神，给与实验仪器的使用和知识指导，让他们形成独立思考，敢于质疑的习惯.

2.6优化课堂教学，为创造力培养提供保障

在课堂上开拓创新，优化课堂教学，提高课堂效率，充分利用课堂，把课堂变成培养学生创新能力的主阵地.

2.6.1翻转课堂

重新调整课堂内外的时间，学生是教学的主体，教师是教学的主导.在这种教学模式下，在课堂内的宝贵时间内，学生能够更专注于主动的基于项目的学习，共同研究解决问题，从而获得更深层次的理解.教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课后完成自主学习，他们可以看视频讲座、看博客、阅读功能增强的电子书，还能在网络上与别的同学讨论，能在任何时候去查阅需要的材料.教师也能有更多的时间与每个人交流.在课后，学生自主规划学习内容、学习节奏、风格和呈现知识的方式，教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，让学生通过实践获得更真实的学习从而提高学习能力和创造能力.

2.6.2精心设计教学环节

（1）多种方式引入.视频片段、小实验、传说故事、复习提问、辩论、调查问卷……让每一节课都有新奇的地方，引人入胜，让学生永远保持对物理课堂的期待和热爱.

（2）适时提出有导向性的疑问.“思起于疑.有疑才有问，有问才有思；多疑才会问，多问才会思.”可见，只有适时地、有针对性地提出疑问，才会引起人们的思考，人的创造力只有在思考中才能最大程度得以发挥.这就要求教师所提出的每一个问题在掌握知识、理解内容、思维方向方面要准确把握，从而提出有鲜明指向性的问题，启发学生的思维.

（3）加强课堂讨论.有助于强化学生的竞争意识、自我思维整理形成意识和创造性意识，培养学生发现问题、解决问题和团队合作的能力.

（4）让学生经历科学发现过程，体验科学家的心路历程.每一个科学发现的过程，都就是一个创造过程.如果我们在教学中能创设环境，让学生再创造一次，就既能使学生深入理解物理规律，又能有效地培养学生的创造思维能力.例如，就实验教学的环节考虑：明确实验目的；进行实验设计；实验的实施；实验结果的分析和处理；对实验结果做出理论的解释.

2.7评价方式的更新

“分分分，学生的命根”，分数为何如此重要？升学需要分数，上大学更需要分数.目前，学校录取的标准只有一个，那就是分数，没有很高的分数，就很难升入好的高中，也就很难考进好的大学.在很长一段时间，学习好的学生一直受到优待，是家长和学校老师心目中的宠儿.然而学习好就能代表一切吗？当然不是.现代社会需要的是综合素质高的人才，让每一个学生绽放属于自己的光彩，找到自己擅长的领域并提供相应的沃土是我们需要为他们做的.

2.7.1鼓励学生的质疑精神和独创精神

1817年，法国科学院将一项科学奖颁给了一直默默无闻的菲涅尔.起初菲涅尔的理论遭到了法国科学院的泊松、拉普杜斯等科学巨人的反对，因为菲涅尔的理论违反了传统的牛顿光学理论，而泊松，拉普杜斯又是牛顿理论的坚定支持者.最后科学院评审委员会决定去做实验，事实证明菲涅尔是对的，而牛顿是错的.我们要鼓励学生大胆质疑，有质疑才有思考和进步，才能产生创造性.

爱因斯坦说过：“提出一个问题比解决一个问题更重要”，对学生独到的见解，独特的发现和特别的做法，应该尤其鼓励，培养学生思维的求异性，注重学生的独立思考能力和创新精神的培养.例如，教师应尽量提倡学生一题多解，培养学生的发散思维，发挥学生的创新精神.在练习题的设计中，应尽量设计一些开放性的问题，培养学生解决实际问题的能力.

2.7.2科学素养的培养

科学精神就是指由科学性质所决定的并贯穿于科学活动之中的基本的精神状态和思维方式，是体现在科学知识中的思想或理念.它是学生学习科学所必须秉持的虔诚态度和良好的科学素养.

科学精神应包括以下特征：（1）执着的探索精神.科学家们在得出一个理论之前总是要经历在黑夜中探索光明的漫漫之路.既要有方向和信心，又要有锲而不舍的意志；（2）创新、改革精神.这是科学的生命，科学活动的灵魂；（3）虚心接受科学遗产的精神.牛顿曾说“我是站在巨人的肩膀上……”，科学成就在本质上是积累的结果，科学是继承性最强的文化形态之一；（4）理性精神.科学活动须从经验认识层次上升到理论认识层次，或者说，有科学抽象的过程； （5）求实精神.科学须正确反映客观现实，实事求是，克服主观臆断；（6）求真精神.在严格确定的科学事实面前.科学家须勇于维护真理，反对独断、虚伪和谬误；（7）实证精神.科学的实践活动是检验科学理论真理性的唯一标准.

1936年10月15日，爱因斯坦在美国纪念高等教育300周年的纪念大会上，他有这样一段精彩的讲话：没有个人独创性和个人志愿的统一规格的人所组成的社会将是一个没有发展可能的不幸的社会.管理大师德鲁克说，对企业来讲，要么创新要么死亡.我们的人类社会历史就是一部创新的历史，人类社会发展的历史，就是一部创新的历史，就是一部创造性思维实践、创造力发挥的历史.抓住课堂教学的契机，适时地渗透物理学科的科学思维方法，在课堂上培养学生的创造力是我们教师的重要使命，希望我们在此过程中探索发现，为中华民族培养更有能力的新一代接班人.