马德武 梁万明
摘要: 本文以智慧学习环境為切入点,探索智慧学习环境下初中物理教学中对学生进行创新精神培养的三大途径,即充分挖掘物理学史深厚的科学底蕴,让创新思维与物理教学水乳交融;努力发挥物理实验的导向作用,让创新思维根植于科学探究的沃土;进行辩论法教学,让创新思维在思维碰撞中精彩绽放。
关键词: 智慧课堂 初中物理 创新思维 途径
教育家陶行知先生说过:“天天是创造之时,人人是创造之人。”既然创新能力是所有人都具备的能力,那么为何有些人成就卓著,有些人却一事无成呢?原因是创新能力很多时候只是一种潜能,要加以开发才能有效利用,才能真正呈现出来。如何才能开发学生的创新潜能呢?非常重要的一条途径就是着力训练孩子们的创新性思维,一旦孩子们学会了创新思维的方式与方法,就能够开发他们身上巨大的创新潜能。
在智慧学习迅速普及的当下,深入探讨智慧学习环境下对孩子们实施创新思维培养的策略与途径显得尤为重要。那么如何在智慧学习环境下培养学生的创新思维呢?笔者经过多年的深入探索,构建出如下三大策略。
一、充分挖掘物理学史深厚的科学底蕴,让创新思维与物理教学水乳交融
所谓智慧学习环境,其实就是让信息技术融入教育教学的整个过程之中。当下,课堂教学的重点在于让信息技术走进教学,利用信息技术支持的课堂教学中所生成的动态性资源、过程性数据、符合学生学习心理发生过程的定性的结论等,从而实现学生的深度学习。具体到初中物理教学,要借助智慧学习环境充分挖掘物理学史深厚的科学底蕴,让创新思维与物理课堂教学水乳交融。
思维定式的突破是创新思维培养的关键一环,那么如何借助物理学史突破学生的思维定式呢?我们的策略是:在知识点的教学中,借助智慧平台强大的资源优势,开阔学生的视野。
例如,笔者在讲到白炽电灯时,就引入了这样一个资源:爱迪生与阿普顿的故事。
阿普顿与著名的发明大王爱迪生一起工作。尽管爱迪生创新发明成果非常丰硕,但在阿普顿的眼里爱迪生只是个连大学文凭都没有的土老帽。所以对爱迪生,阿普顿心里多少有点看不起,毕竟他是美国普林斯顿大学数学系毕业的高才生。有一次,爱迪生给他布置了一项工作,让他测算一只形状如梨子的灯泡的容积。一番思考后,他充分利用自己掌握的深奥的数学知识,去测量灯泡的直径与高度,再运用渊博的数学专业知识进行极为复杂的计算。很长时间过去了,他已经得到了好几套密密麻麻的数据,却依然没有任何结果。爱迪生没有等到阿普顿的数据,就走过来看看,当看到满头大汗、忙碌不已的阿普顿时,不由得大笑起来。只见爱迪生随手拿过来一大杯水,随后将杯子中的水缓慢地注入那个形状如梨子的灯泡里,最后又把灯泡里的水倒进一只量杯中,转眼间便测量出了水的体积,自然梨形玻璃灯泡的容积也就测算出来了。
这位名牌大学毕业的高才生竟然在数学知识的应用上完败于只读过小学的爱迪生!为什么?在学生们感到非常震惊、非常困惑的时候,笔者告诉学生,在我们的日常生活实践中,常常遇到形形色色的问题。而当我们经常置身于某个特殊环境,一直重复同一工作或者总是考虑同样问题时,大脑中势必会形成一种思维的惯性,也就是教育心理学上所说的思维定式。以后再遇到类似问题或者情境时,我们的大脑就会习惯性地受这种思维定式的影响,甚至当外部环境发生一系列改变时仍然走不出原来的旧路。经过这样的引导,教育学生要敢于突破思维定式就水到渠成了。
二、努力发挥物理实验的导向作用,让创新思维根植于科学探究的沃土
在物理教学过程中,不难发现在许多物理理论知识中,都有物理实验操作相关内容。智慧课堂教学构建需要教师为学生带来更加符合时代要求的教学过程,所以在智慧课堂环境下的物理教学,不仅仅要能够利用学校现有的物理实验室,还可以引入现代化物理实验教学环节。如利用效果非常好的仿真物理实验室来训练孩子们的创新性思维,让孩子们更容易适应新型教育时代的要求,在学习理论基础知识的过程中,提升创新能力。这不仅仅可以让学生能够对所学物理知识进行二次复习,同时根据时代的发展和新的教学目标,让孩子们充分体验全新的实验课堂,进而全面提升孩子们的科学素养。着重让学生在实验过程中锻炼自身创新思维能力以及独立完成实验操作的能力,帮助学生全方面发展。例如,关于物理实验教学中测量小灯泡电功率,教师在实验课堂教学中,要给予学生一定的实验指导。首先,让学生明白最重要的实验先决条件是了解实验安全问题。为了解决这个问题,可以通过仿真实验室练习电路的连接以及各个元件的正确使用方法。这样学生就可以在安全环境下进行电路连接、电表使用方法的各种尝试以及解决会出现的各种故障。然后,学生再选择该实验所需的实验器材,独立完成该实验的所有步骤。当然在学生进行实际操作时,教师也要及时发现学生所出现的一些错误,给予及时的纠正,帮助学生能够顺利地完成实验。物理课堂教学中,通过物理实验教学可以有效地帮助学生提高自己的科学探究能力,训练孩子们创新性思维,激发学习兴趣。
同时,物理实验要有所创新。如初中物理中在探究压力的作用效果与什么因素有关时,是这样设计的:在一块木板上钉上四个钉子,于是就做成了一个小桌子;先将小桌子的桌面向下放到一块泡沫塑料上,再将四个腿向下,仍然放到那块泡沫塑料上。观察两种情况下泡沫塑料的凹陷程度,得出压力的作用效果与受力面积有关。这其实是一个非常经典的实验,全国初中物理教材十几个版本基本上都选择了这个实验。但是真正做过这个实验的教师会发现,这个实验的效果是非常差的,因为不管是桌子面向下还是桌子腿向下,泡沫塑料的凹陷程度基本上没有什么变化。在讲到这节内容时,笔者非常坚决地舍弃了这个被推崇备至的所谓经典实验。大家知道,压力的作用效果与压力的大小有关,压力越大,作用效果就越明显;压力越小,作用效果就越不明显。对于这个常识性的知识,根本无须实验探究,学生都是知道的。所以本实验的重点就变成了探究压力的作用效果与受力面积之间的关系。于是,笔者设计了一个颇有创新精神的实验,将一个气球吹足了气,系好,再将一块很重的砖头轻轻地放到气球上。这时孩子们纷纷堵住耳朵,因为孩子们确信气球一定会爆掉的。但是,事实出乎了他们的意料,气球仅仅是被压扁了,并没有爆掉。这时引导孩子们分析、探讨刚才这奇妙的实验现象,压力与受力面积之间的关系问题就迎刃而解了。这样的创新性实验,必将使孩子们的内心迸发出创新的火花,效果自然就特别好。
三、进行辩论式教学,让创新意识在思维碰撞中精彩绽放
为了更进一步提高学生在智慧课堂学习中的综合成效,教师在施教过程中应该加强培养孩子们的科学素养、创新精神等素质。为促进学生多方面能力的共同发展,教师不仅仅要重视学生课堂卷面成绩的提高,也要注重培养学生与他人交际,与他人沟通交流,且善于表达自己观点的社交能力,因此教师在智慧课堂教学中,可以通过设立学习兴趣小组来进一步提高孩子们的学习实效。有效地设立学习小组可以帮助学生更好地进行知识沟通和交流,为学生提供共同学习和探索物理知识的场所和学习伙伴,帮助学生能够在学习路途上学会与他人合作共赢。通过学习小组内的互相讨论,可以促进学生各抒己见,为学生提供展示自我的机会,也可以让不同性格的学生互相取长补短,在互相督促中共同进步,由此激发学生创新思维能力的逐步提升。
例如,笔者在教学九年级物理第14章第2节《热量与热值》时,新课结束后我在大屏幕上呈现出这样几个引发孩子们深入思考的问题:①热量与温度这两个物理概念之间有什么关系?如果一个低温物体吸收了一定的热量,它的温度一定升高吗? ②内 能与温度这两个物理概念之间有什么关系?温度高的某个物体,它的内能一定大吗?③热量和内能这两个物理概念之间有什么关系?热量和内能是一回事吗?然后让学生从第一个问题开始讨论,有了结论就可以举手回答。如果其他学习小组有不同观点可以提出讨论。大概三分钟后,A组学生代表率先举手发言:“热量是一个过程量,它是指物体在热传递过程中传递内能的多少。温度呢?它是一个状态量,表示的是物体的冷热程度。它们之间是有联系的,只要物体吸收热量,它的温度就会升高;相反,只要物体放出热量,它的温度就会降低。”
“还有,我们可以说,某一物体的温度是多少。但不能说某一物体含有多少热量。”A组的另一位同学站起来补充。
C组的一名同学举手发言:“我们认为,A组的观点是错误的,因为物体吸收热量后,温度不一定会升高;同样地,物体放出热量后,温度也不一定会 降低 。”
“你们能够举出物体吸热后,温度没有升高的例子吗?”A组的又一名同學问道。
“比如一块冰在熔化的过程中,虽然我们继续对它进行加热,冰块也继续吸收热量,但是它的温度却不升高,而是保持不变;同样地,一杯水在凝固的过程中虽然持续对外放热,但是它的温度也不降低,也保持不变。”C组的另一名同学立即回应。
“所以我们的观点是:一个物体从外界吸热,其温度可能升高也可能不升高;一个物体对外放热,其温度可能降低也可能不变。”C组的又一名同学做了补充。
同学们为C组同学鼓起了热烈的掌声,包括A组的同学在内。看来大家认可了C组的观点。
“看来第一个问题大家已经达成了共识,现在我们聚焦下一个问题。”老师话音刚落,B组的代表率先举起了手,她说:“我们知道,一个物体的温度越高,其内部分子的无规则运动就越快,分子的动能就会越大,根据内能的定义,这个物体的内能肯定就越大。因此物体的内能与物体的温度是有关系的,也就是说,一个物体温度越高,其内能就越大;一个物体的温度越低,其内能就越小。”
D组代表立即举手站起来进行反驳:“我们认为B组的观点太片面了。温度高,只能说明分子运动剧烈,也就是说,单个的分子动能可能会变大,影响内能的因素除温度外,还有分子的数目。从宏观上讲,内能还应该与物体的体积或者质量有关。”
“我们都知道一杯80摄氏度的热水和一杯10摄氏度的冷水相比,肯定是80摄氏度的热水内能多啊!你们D组能够举出例子说明吗?”B组的另一位同学举出了自己的例子。
“还用你刚才的例子。假如那杯80摄氏度的热水体积很小,而那杯10摄氏度的冷水体积很大,或者夸张一点,80摄氏度的热水只有10毫升,而10摄氏度的冷水却有2000毫升,那么谁的内能大呢?可能是冷水吧。”D组的另一位同学条理清晰,思路缜密。
“我们明白了,所谓温度越高内能越大是就同一个物体而言的。但是对于不同的物体,内能的大小一般是很难比较的。谢谢D组的同学!”B组的又一位同学站起来阐述他们的新感悟并对D组同学表示感谢。
“连B组的同学都被D组的观点说服了,看来大家达成了共识。请同学们考虑最后一个问题。看看哪个小组能够最快得出答案。”老师说完,下班 巡视 。
短暂的沉默之后,C组代表第一个举手阐明本组的观点:“从热量的定义可以看出,所谓热量,是指在热传递过程中,高温物体传递出去的内能,或者低温物体增加的内能。既然热量的实质是内能,当然热量和内能是一回事了。”
此言一出,教室里手举如林,气氛热烈。
老师不得不要求A、B、D三个小组各推举一名代表发言。
A组代表:“C组肯定搞错了,一个状态量,一个过程量,两者怎么能是一回事呢?”
B组代表:“热量和内能不是一回事,因为影响它们大小的因素都不一样。内能的大小与物体的温度和体积有关,而热量的大小与物体的种类、质量以及温度的变化有关。”
D组代表:“热量与内能不是一回事,当然它们又是有联系的。因为内能的改变量就是通过物体的吸放热来衡量的。”
对于学生容易感到困惑的这些问题,老师没有单纯地分析与讲解,而是放手让学生自己去思考、去商讨、去辩论。在辩论中,学生的思维高速运转,观点相互碰撞,错误的认识被同伴们纠正,正确的看法为大家所认可。总之,学习中产生的很多困惑在辩论声中烟消云散。
参考文献:
[1]肖卫.创新思维[M].呼和浩特:内蒙古人民出版社,2001.
[2]卢嫦宝.初中物理实验教学对学生创新能力的培养[J].天津教育,2021(21):101 102.
责任编辑:黄大灿