学生创新能力在中学物理习题教学中的培养

  摘 要:培养学生的创新精神、创造性思维和掌握科学的研究方法,是中学物理教学的主要目的。笔者在习题讲解方面对培养学生的创新能力进行了探究,与同仁共享。   关键词:创新精神 创造性思维 中学物理 习题讲解 培养 创新能力
  
  培养学生创新精神和创新能力是知识经济的呼唤,也是中国教育改革发展的必然趋势。我国教育家陶行知说:“人人有创造。”并提出实现培养学生创造能力的措施和方法是:解放学生的大脑,解放学生的口,解放学生的手,解放学生的时间,解放学生的空间。学校教育教学的主渠道是课堂,积极探索通过课堂大面积提高学生创新精神和创造性思维能力的途径和方法,是摆在教育工作者面前的一个重要课题。培养学生的创新精神、创造性思维能力和掌握科学的研究方法,是中学物理教学的主要目的,也是物理教学改革的核心问题之一。在中学物理教学中,如何培养学生的创新能力呢?本文仅从习题讲解方面谈一些愚见。
  
  一、创设情境,激发学习兴趣
  
  教学情境就是向学生提供一个完整的真实的问题情境,用来丰富学生感情,启迪学生思考探究,引导学生的学习兴趣。兴趣是最好的老师,没有兴趣,就没有创新。其实,物理习题是生活实际的抽象,培养学生在读题过程中想象物理情景,建立物理模型,结合物理量关系,再构建数学模型,最后得出物理解的这一种思维训练方式尤为重要。例如:在讲“追击”、“碰撞”这类运动学问题时,利用课件展示警车追击违章车辆影像过程,再放映“匀减速追匀速”物理模型课件,提醒学生注意“速度相等”这一关键点,让学生讨论追上或追不上的条件与以后的运动情景。学生通过实际情境的观察,结合自己在运动场上的经历,很容易得出结论:(1)当 时恰好追上;(2)若在速度相等之前追上,它们还有第二次相遇机会;(3)若 时还没有追上,此时的问题是它们追击过程中的最短距离,然后根据需要由“位移关系”、“时间关系”得到所需要的答案。
  
  二、设置疑问,引导学生思考
  
  教学的目的,不是让学生理解前人发现的知识,而是让学生学会自己去发现、去探索、去研究。教师的引导,主要体现在教学设计和教学组织上,教学设计不仅要设计唯一的思想和方法,重要的是设计“思考点”,教学组织过程中要引导学生探究,鼓励提出不同意见,激发求异思想,培养创新能力。例如在这样一道题中:如图1所示,光滑绝缘细杆与水平面的夹角为37°,让带有小孔、质量为m、带电量为+q的A、B两个小球分别套在杆上,释放后由静止开始下滑,问:当A、B相距多少时,各自的速度最大?学生咋一看,无法找到未知条件与已知条件的关联,于是笔者又另外设置几个问题让学生回答:
  (1) 小球为什么由静止下滑?
  (2) 下滑过程中加速度如何变化?
  (3) 加速度为多少时,速度不再增大,即最大?
  (4) 带电小球A、B之间的距离与小球所受的力有何关系?
  当学生轻松地回答完这四个问题时,本题所问也已经解决。这样在整个教学过程中,通过设置疑问,让学生在教师的引导下,主动地去探索,使得学生的创新思维得到充分发展。
  
  三、通过学习,激发发散思维
  
  发散思维是创造性思维的一种重要模式。在习题教学中,培养与训练学生的发散思维能力显得尤为重要,物理习题往往是针对一系列知识点而编制的,精心设计一些培养学生发散思维的习题,通过一题多变、反向思考等办法,对学生进行发散思维的训练,更有利于学生灵活掌握各知识点,从而达到知识迁移和巧解巧算的目的。
  1. 广开思路,一题多解。一题多解,用多个物理规律去处理同一物理问题,这样,脑海里储存的大量信息会充分调动起来,在探求问题的解法方案中,使思维极大地得到发散。如下例子:总质量为M的列车,沿水平直轨道匀速前进,质量为m的末节车厢中途脱节,司机发觉时列车已驶过路程L,于是司机立即关闭发动机。设阻力与车重成正比,机车牵引力恒定,求列车两部分完全停止后,它们之间的距离。解析:经过分析,本题可用三种方法来解:一是用牛顿第二定律和运动学公式来解,但太繁;二是用动能定理来解,也较繁;三是用能的观点来分析,最简捷。事实上,如果末节车厢脱节时,司机撤去牵引力,则列车的两部分完全停止时,它们的距离为零,显然,列车在行驶路程L的过程中牵引力做的功,可认为完全消耗在列车前部分多走S的距离克服阻力做的功上,考虑到列车开始做匀速运动,则牵引力大小为kMg,故有:kMgL=k(M-m)gs,解得:s=ML/(Mm)。
  2. 多方设问,一题多问。主要包括两种形式。例如:如图2所示,在倾角为θ的固定斜面上,叠放着两个长方体滑
  
  答:B 。(方向沿斜面向上。)
  思考:(1)如果两滑块不是下滑,而是以初速度v 一起上冲,以上结论会变吗?(2)如果斜面光滑,两滑块之间有没有摩擦力?(3)如果将下面的滑块换成如图3所示的盒子,上面的滑块换成小球,它们以初速度v 一起上冲,球应对盒子的哪一侧内壁有压力?
  答:(1)不会;(2)没有;(3)若斜面光滑,对两内壁均无压力,若斜面粗糙,对斜面上方的内壁有压力。
  可见,在习题教学中,通过一题多变、一题多答、反向思考、设计新题、巧解巧算等方法,也可实现培养学生发散思维和创新能力之目标。
  在物理教学中加强培养学生创新能力,还有许多方面需要进一步探索。比如怎样以教材为基础,遵循创造性教学原则,对学生进行创造性思维训练;怎样在概念教学中诱导学生逆向思维;怎样运用智力激励法,在个人独立思考的基础上展开集体研讨;怎样抓住瞬间即逝的机遇,诱导学生提出一浪高过一浪的绝妙猜想、独特思路和难能可贵的新发现等等。培养学生创新能力有多种方法可以进行尝试,如多角度思考法、求异思考法、类比法、缺点利用法、设计法、缺点列举法、组合法等等。总之,培养学生创新能力十分重要,但却不是一朝一夕的功夫,它需要教师在教学实践中长期地、有意识地进行训练和培养,这是一条优化中学物理课堂教学的路子,符合培养二十一世纪创造性人才的需要。
  
  注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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