创新素质包括创新意识、创新精神和创新能力。在初中物理学习过程中,创新素质突出表现为学生对自然现象的好奇和怀疑,表现为学生对物理学习的浓厚兴趣和探索物理规律的迫切愿望,表现为不同寻常的求异思维能力。创新能力在思维品质上具有独立性、主动性、流畅性、求异性与变通性等特征。物理现象、物理概念、物理规律以及物理知识在生活中的应用,是初中物理教学的主要内容。在物理现象中提升出物理概念,在物理量问寻找联系,在物理变化过程中寻找规律,其本身就结合了科学的思维方法,也是一个创新认识过程。所以,初中物理教学是培养学生创新素质的基础,必须引导学生立足于基本概念的建立过程,理解基本概念的物理意义和抽象概括的思维方式;注重研究物理规律,强调发现规律的研究方法,培养学生科学的思维品质;强调物理知识的运用,培养理论联系实际的能力和动手实践制作能力,直至形成学生科学的创新能力。
2.初中物理教学中创新能力的培养方法
创新能力是学生综合素质的最高体现形式,它的培养不可能脱离基础知识的掌握和基本素质的培养而独立进行,它必须有机贯穿在教学过程之中,从教学内容和教学方法两方面来渗透进行。现行的初中物理教材,基本上是按照÷‘学术中心论”的观点编写的,这种教学课程常常把物理知识作为教学重点,而忽视科学方法,忽视对学生实用物理知识的获得和实验技能、动手能力的培养,舍弃了学生对社会生活的需要,从而影响了学生创新性思维的发展。因此,实际教学中需融合“经验中心论”的指导思想来处理教材内容和组织教学过程,加强过程教学,明晰物理方法,突出知识应用。
(1)教学方法方面激发学生学习兴趣,培养学生热爱科学和主动学习精神。爱好是最好的老师,是学习最原始的动力。有了浓厚的学习兴趣,才会有积极的探索欲望、敏锐的观察思考、牢固的记忆和丰富的想象;才会使学生在学习过程中感受到积极愉悦的情感,稳固学习热情。教师要把激发学生学习兴趣作为衡量教学是否得法的标准。教学中要充分发挥演示实验的作用,让物理现象给学生形成强烈的感官刺激,诱发学生的学习兴趣;指导学生参与观察、实验和讨论,稳定学习兴趣;介绍物理学史和物理学家献身科学的故事,从物理知识给人类生活带来巨大变化的切身体验中强化学习兴趣。有了稳固持久的学习兴趣,便会自发产生对科学的热爱,升华出主动学习精神。
营造宽松的学习环境,引导学生积极思维,培养学生解决问题的能力。心理学家罗杰斯认为,能够创造活动的一般条件是心理的安全和心理的自由,也就是说创新需要心灵的放松,有了宽松的学习环境,学生才会敢于提问,才会大胆发表自己的见解,才能有现实意义的积极思维。
物理问题的研究,教材中所提供的方案并不是唯一的。教师要善于指导学生设计多种方案,指导学生比较各方案的优劣及可行性,进而掌握解决问题的根本方法。如潜水艇教学时,我们以塑料眼药水瓶为模型,让其浮在水面后设问:你有什么办法能让其沉入水底?同学们积极发言,提出各种解决方案,最后我们总结出重物坠拉、下压、缠绕铁丝、吸水等多种方案,比较中我们发现,用吸水排水的方法能让药水瓶在水里自由地浮沉。这样,同学们虽未见过潜水艇,但对潜水艇在水里浮沉的原理却有了深刻的了解。由于有了学生的积极思维,变被动接受为积极探索,既培养了学生解决问题的能力,又让学生感受到获取知识成功的喜悦,在掌握知识的同时,解决问题的方法和能力均得到同步的训练。
强调发散思维和逆向思维的训练,培养学生求异思维能力。
我们使用的现行教材一直是分科教材,分科教材在编排上强调自身知识结构的独立性和完整性,因而具有封闭性;教材内容在叙述上以概括、归纳为主,收敛性思维根深蒂固。我们习惯于将现实中的物理现象总结为是什么,缺少演绎能力和发散思维训练,缺少创新精神,这是先天不足,教师对此要有充分的认识。物理教学中,教师要善于从多角度阐述同一问题,开拓学生分析问题的思路。如“抛物体在上升过程中做减速运动,在下落过程中做加速运动”,我们既可以从机械能的转化和守恒角度加以理解,也可以从力与物体的运动关系加以阐述。此外,教师还要善于捕捉学生每一点求异思维的火花,哪怕有一点合理的成分,也要及时给予肯定和鼓励。
初中学生的物理思维大致上还处在具体运算阶段和前运算阶段,所以运用一题多解和一题多变,是培养学生发散思维能力的主要方法。发散思维是求异思维的核心。一题多解是在同中求异,一题多变是在异中求同,这种求异思维是创造素质的精华。
逆向思维以其反时空顺序、反因果关系的方式,为我们提供崭新的视野,把我们的思维带入更高的境界。
给学生质疑的方法,鼓励学生发现有价值的问题。创新就是发现,发现问题有时比解决问题更有价值。学生处于接受知识阶段,由于受阅历和知识基础限制,思维的深度和广度都有很大的局限,很难发现有价值的问题。同时,学生思维受现实的束缚较小,又非常活跃。所以,除了要求学生做生活的有心人之外,教给学生质疑的方法,锻炼学生发现问题的能力也值得大力提倡。
因果法、比较法、推广法、检验法、变化法、极端法、转化法和反向法等方法可供借鉴。牛顿对苹果落地现象用极端法质问:苹果为什么会落向地面?如果苹果树有到月球那么高,苹果还会落地吗?为什么月球不落到地面来?在此思考的基础上,发现了“万有引力”定律。
另外,要培养学生敢于向权威挑战的精神,敢于发表自己的独立见解。对“力和物体运动关系”的认识,亚里士多德的错误观点曾统治过人类漫长年代,伽利略等一大批物理学家对他的挑战,使得牛顿第一运动定律得以产生。物理学史证明,这种挑战和超越,是推动物理学进步和发展的根本动力,教学中我们应积极培养学生的这种批判性思维能力。
(2)教学内容方面现象教学培养学生的形象思维能力。现象教学和直观性演示实验往往结合在一起,做直观性演示实验,要立足于培养学生的时空感觉和观察能力,慢慢建立起三维空间的想象力,在此基础上,培养学生建立合理的物理模型和理解物理模型的能力。只有形象思维培养起来了,学生才会真正领会“磁感应线”、“卢瑟福的原子核式模型”等,感受到科学抽象的神奇和美妙,产生出对物理世界的无限遐想,引发出创新的动机。
概念教学培养学生的逻辑思维能力。物理概念的引入,从对比和类比大量的物理现象人手,有着一定的必然性。如“比热容”概念是在相等质量的水和煤油,吸收相同的热量而温度升高不等这一现象中,产生出“如何比较相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸收热量不等”这一事实而引入的。这种概念的引入本身就涵盖着思维变通能力,是创新思维特殊性的一种表现。
对概念的理解,要突出同类现象的共同特点,用比较的方法来确定物理概念之间的区别和内在联系,抓住本质因素而摒弃非本质因素。比如,从力的三要素方面比较认识“重力”和“压力”;用类比的方法建立“电压”概念等,它对于培养学生思维的深刻性和批判性有积极的意义。
规律教学培养学生解决问题的能力。物理规律是反映物理世界普遍联系或物理过程变化趋势的科学。某一物理规律,它是从哪些方面着手研究,又是如何在实验和事实的基础上,通过分析、综合、概括和推理而得出的?物理教学中,我们要加强过程的分析和引导,不要急于把结论告诉学生。此外,教材中的一些验证性实验可改为探索性实验,顺着猜想——实验——结论的思维模式,掌握控制变量法、平衡法、比值法、转化法等物理思想方法,培养学生探索物理规律的方法和习惯,并依次培养其独立解决问题的能力。
知识应用培养学生理论联系实际的能力和动手操作能力。物理知识在现实生活中的应用是非常丰富的,它不但存在于简单的生产、生活工具中,而且高科技产品中也有初中物理知识作为其应用的基础。学生在这些知识的应用中会强烈地感受到知识的力量,领悟到一些知识运用的玄机。同是电流的热效应,电热毯、电饭煲、换档开关、电灭蚊器、冷暖两用电吹风等,结构简单又用途各异,结合讲解,能诱发出学生的创造力。适当开展小发明、小创作和写小论文等实践性活动,不仅不会削弱基础知识的教学,反而活化了课堂知识,培养了学生思维的主动性和预见性,加强了学生动手能力和学习兴趣的培养,开阔了学生想象创造的空间,因此,课外作业有必要加强。
六、从兴趣入手,然后把兴趣变成事业
1.从事科学研究不光是依靠兴趣,还需要有一种责任感兴趣,或者更确切地说求知欲,自然是科学发展的原动力。
但是除了满足自身的兴趣和求知欲之外,身为科学家还要具有一种社会责任感。完全只靠自己的兴趣来搞一辈子研究的人是很少的。苏步青刚开始从事数学研究的时候无疑是源于兴趣,但是他把一生都花在这上面了,这就不仅仅是靠兴趣可以做到的了。假如没有一定的社会责任感,没有把自己的研究当做自己的事业,一个人怎么能守得住寂寞,花一辈子来搞一个数学问题呢?仅凭兴趣是无法持续这么久的。比如你爱听流行音乐,但是你能做到几十年甚至一辈子只听一首歌吗?你能一天24小时除了吃饭睡觉就一直听音乐吗?你能为了听音乐而放弃自己所有其他的娱乐活动吗?你能为了听音乐而做到废寝忘食吗?无论多么有趣的事情,做得太多也就变得枯燥了;无论多么好吃的东西,天天吃也就变得难吃了。科学家们之所以能够把毕生的精力投入到科学研究中,除了必须对科学有强烈的兴趣外,还必须有相当的社会责任感,以及一种对科学的强烈信仰。如果不是坚信宇宙的规律能被人类的思维所认识,如果不是坚信自己的研究成果对人类文明发展是有意义的,他们是不会坚持几十年如一日地对同一事物孜孜不倦地探求的。开普勒当年为研究行星的运动规律,几十年如一日地从事繁复的手工计算,在《新天文学》一书中,开普勒写下了15页的计算结果(注意;仅仅是结果就有15页),并且恳求读者同情不幸的作者,说这是他反复计算100多次才得到的解,要知道那个年代还没有计算机!难道他从事如此艰巨的研究工作仅仅是因为自己的兴趣?假如没有一种坚定的信仰,假如没有强烈的责任感,仅凭兴趣能坚持几十年如一日地从事如此枯燥繁复的计算吗?把科学研究说成是科学家们为满足自己的兴趣爱好而从事的活动,你不觉得对这些科学家太不公平了吗?