在物理教学中如何培养学生的创新能力
许丽
党的十八大报告中旗帜鲜明地指出：“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生创新精神.”新课程改革着眼于以培养学生创新精神和实践能力为重点.在物理教学中实施创新教育，培养学生的创新精神、探究能力、创造能力，是落实素质教育的核心，是物理课堂教学的主旋律.如何培养学生的创新能力，找到培养和发展学生创新能力的有效途径，在物理教学中显得越来越重要.笔者认为，教学本身就是一个创新的过程，教师必须具有创新意识，树立以人为本的观念，改变以传授知识为中心的教学思路，以培养学生的创新精神和创新能力为目标，广泛开展丰富多彩的物理课堂教学，充分发挥学生思维的主体性，让学生自主发展，促进学生创造性思维的培养，提高学生的创新能力.
1激发兴趣，培养学生的创新意识
“成功的教学所需要的不是强制，而是激发学生的兴趣.”兴趣是构成创新动机最现实、最活泼的心理成份，是形成学生好奇心的基础，是创新动力最重要的源泉.孔子曾说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者.”学生只有“好之”、“乐之”才能产生高涨的学习热情和强烈的求知欲望，形成以学为乐的正确态度.因此，教学中要想方设法创设具体情境来唤醒和诱发学生的情感，激发学生内在的求知欲、好奇心，让学生于无疑处生疑，以引发学生的求知欲和学习的兴趣，培养学生的创新意识.如笔者在教学高一物理第一课时，讲述我国物理学家钱伟长的故事：钱伟长高考时数学、物理、化学、英语共得25分，其中物理5分，英语0分，但中文、历史都得100分，考入清华历史系.“9·18”事变后，他立志造飞机大炮打日本鬼子，坚决要求转到物理系，物理系吴有训主任接纳了他，从而造就了一位高考物理只得5分的大物理学家.同时，介绍有关物理学史，如瓦特由水沸腾对水壶盖的推动现象受到启发改良了蒸汽机；牛顿由苹果落地发现了万有引力定律；伽利略看到教堂天花板上挂灯的摆动提出了“摆的等时性”等.这样，使学生认识到科学无处不在，创造就在我们身边，物理这门科学的每一步发展都离不开创新，科学发现过程就是创新过程，这些实例可以激发学生的创新欲望.
又如笔者教学“动量定理”时，先介绍这样一则报道：×月×日一架庞大的飞机被一个飞鸟撞坏，甚至因此坠毁.
问题提出，学生无不惊奇，窃窃私语，认为不可思议，简直是天方夜谭.接着请学生估算一下飞鸟对飞机的冲击力.设飞机的速度v=300 m/s，与一只身长l=20 cm，质量m=1 kg的飞鸟相撞.撞前飞鸟的速度可忽略，碰撞时间t=l/v.通过计算，学生终于明白了道理.通过设置疑难，使学生的思维处于“心愤愤，口悱悱”的状态，大大地激发了学生的好奇心和求知欲.
2砥砺思维，发展学生的创新思维
未来教育应培养造就一批高素质的具有创新能力的人才.创新人才首先要具有创新思维.创新思维是创新实践的先导.心理学告诉我们：思维是人们认识过程、人的智力发展的核心.砥砺思维，发展思维能力是物理教学的重要任务.要发展学生的智力，就要开启学生思维的门扉.在教学过程中，要把传授知识与教会学生思维结合起来，以训练学生思维能力为核心，把思维活动当作教师与学生之间的联系点.要让学生敢于探索，积极求知.通过观察联想、纵向和横向联想、逆向联想等思维方法，提高学生多向思维能力.要引导学生从具体事物中通过对比和类比，抽象出它们的共性，得出物理的概念，从物理实验的事实中进行分析和综合，概括出物理规律.
如笔者在教学“质点”这一概念时，举了两例.
（1）我国成功发射的“神舟”五号飞船载人舱长7.4 m、直径2.8 m，升空后，其显示在指挥部荧光屏上的仅是一个小小的光点.试问科学家们研究它飞行速度、运动轨道等一系列问题时，是否需要考虑它本身的大小和形状？为什么？
（2）地球直径约为12800 km，与太阳相距1.5×108 km，即地球直径约是它与太阳距离的万分之一.然而，我们研究地球公转时，能否把地球这一庞然大物，看作一个有质量的点？为什么？学生经过思考，从而得出“质点”这一概念.在教学中，通过举例创设情景，通过设问制造悬念，启发诱导学生大胆猜想，引导学生进行抽象思维，在抽象中寻求共性，创造性思维得到训练和发展.
做练习题是砥砺学生的思维，培养学生运用知识解决问题的重要途径.因此，要加强解题训练，诸如进行计算题、问答题、选择题的训练等，但要反对“题海战术”.要精心设计练的内容，选择练的角度和方式，努力提高练习的质量和做练习的效益.可通过一问多答，一题多变，一题多解，异题同解等形式进行练习，训练学生解题思维的灵活性和敏捷性，发展学生的创新思维能力.
例如，甲乙两车分别以2 m/s和3 m/s的速度沿相同方向作匀速直线运动，甲在乙前方200 m处，则乙车出发后多长时间才能追上甲车？
方法一：此题是从不同地点同时出发的追及问题，则有：t甲=t乙，s1+200 m=s，代入数据即可得到结果.
方法二：甲乙两车沿相同方向作匀速直线运动，则乙相对甲的速度为v=v乙-v甲，最后两者相遇，则甲相对乙的位移为s=200 m，由s=vt可得结果.
通过这两种不同方法的训练，既提高了“学困生”的学习积极性，又培养了“优生”的发展思维能力，满足了不同层次学生的要求.
又如在学生解答了“一列火车长200 m，以15 m/s的速度通过一座长1.6 km的大桥，问需要用多少时间？”解完这道题后，教师把题目改为：“如果这列火车以相同的速度，通过另一座桥用150 s，那么桥有多长？”还可以把这道题改成：已知火车长、桥长和过桥时间，求火车过桥速度；已知桥长、火车速度和过桥时间，求火车长等题目.通过这种“一题多变”的习题探讨，开拓学生思维，培养了学生的创新思维.
3注重实验，提高学生的创新能力
物理教学是以观察、实验为基础的.心理学家皮亚杰认为：“智慧的鲜花是开放在手指尖上的.”一语道出了实践操作的重要性.实验是学生学习物理的重要途径和基本方法，是物理教学实施创新教育的重要基础和手段.实验不仅对激发学生学习兴趣，提高实践能力具有不可替代的作用，而且也是为学生创设创新氛围，培养创新意识、创新思维和创新能力，提高科学素质的有效途径.教学中，教师要根据新课程标准的要求，超越学科本位的理念，以提高学生科学素质为教育目标，着眼于学生的发展，坚持理论联系实际，注重实验，要进行常规的、有序的实验训练，并创造各种条件，增加学生动手机会，在实验中创新，在创新中实验.有条件的学校还要适当增加探索性和设计性的实验.学生通过对物理仪器的构造、实验原理、实验步骤、实验结论等进行分析和探索问题，使学生成为知识的再发现者，而不是接受者.从而加深理解物理概念和规律，有效地提高了学生的观察能力、探究能力、创新意识和创新能力.
如在教学“超重和失重”时，笔者和同学们一起设计了一个简易演示器：在一个矿泉水瓶子的底部开个大约一元硬币大小的小孔，在瓶口扎块橡皮膜，从瓶子的底部先注入适当的水，使橡皮膜几乎水平，然后手持瓶子加速上升，可观察到橡皮膜向外凸出，甚至会形成一个水球，说明瓶内的水对橡皮膜的压力增大，此时水处于超重状态；再多加些水，使瓶子在静止状态时橡皮膜已向外凸出形成水球，让瓶子在高处自由下落，可观察到此过程中水球消失了，说明瓶子里的水在自由下落过程中对橡皮膜没有压力的作用，此时就处于失重状态了.通过指导学生亲自动手，自主探究，让学生在观察物理现象、探究物理规律的同时，体验到“创造”和“发现”的快乐.学生通过观察和思考，最终得出实验结果，不仅让他们感到其所获得的结论是可靠的、深刻的，更让同学们感到课本上的实验不是唯一的，可以用不同的器材、不同的实验方法进行实验，有利于发展学生的个性，活跃学生的思维，可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望，使之达到不同层次创新能力培养的目标.
在传统的实验教学中，课堂演示实验基本是教师的独角戏，一切以教师为主体，学生仅仅是旁观者，是被动接受的容器，演示实验不能发挥应有的作用，也不利于学生创新能力的培养.笔者在教学中进行一些创新设计，有意识地将一些教师演示实验，改为学生探索性实验，师生共同参与，教师通过激发学生的好奇、困惑、怀疑和矛盾，从而激发学生的探索心理，形成探索问题的情境，促使学生积极思考、分析、讨论，充分发挥学生的主体性.如在教学“力的分解”时，笔者让同桌的两个同学互做实验：学生A把手臂曲起，手掌撑腰，这样手部和身体一侧就形成一个三角形.学生B在学生A的肘端施加一个竖直向下的压力，这样学生A就能形象深刻地感受到该压力产生两个作用效果：一个是沿肩部向肘端方向的拉力，另一个是沿肘端向腰部方向的压力，也就能将压力沿这两方向分解了.学生通过对物理知识的亲自动手实验、观察、思考，有效地提高了学生自主实验的积极性，激发了学生的创造性思维，对学生创新能力的培养起着潜移默化的作用.
总之，培养学生的创新精神和创新能力并不是一朝一夕的事，物理教师要践行新课程理念，在教学中通过优化教学结构、教学方法和教学手段，结合学生的特点，正确地应用科学的方法，多方位多角度激发学生兴趣，启发学生创新思维，使学生在学习中学会思考，学会创新，促进思维发展，同时也培养了学生创新精神和创新能力.·教学随笔·
党的十八大报告中旗帜鲜明地指出：“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生创新精神.”新课程改革着眼于以培养学生创新精神和实践能力为重点.在物理教学中实施创新教育，培养学生的创新精神、探究能力、创造能力，是落实素质教育的核心，是物理课堂教学的主旋律.如何培养学生的创新能力，找到培养和发展学生创新能力的有效途径，在物理教学中显得越来越重要.笔者认为，教学本身就是一个创新的过程，教师必须具有创新意识，树立以人为本的观念，改变以传授知识为中心的教学思路，以培养学生的创新精神和创新能力为目标，广泛开展丰富多彩的物理课堂教学，充分发挥学生思维的主体性，让学生自主发展，促进学生创造性思维的培养，提高学生的创新能力.
1激发兴趣，培养学生的创新意识
“成功的教学所需要的不是强制，而是激发学生的兴趣.”兴趣是构成创新动机最现实、最活泼的心理成份，是形成学生好奇心的基础，是创新动力最重要的源泉.孔子曾说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者.”学生只有“好之”、“乐之”才能产生高涨的学习热情和强烈的求知欲望，形成以学为乐的正确态度.因此，教学中要想方设法创设具体情境来唤醒和诱发学生的情感，激发学生内在的求知欲、好奇心，让学生于无疑处生疑，以引发学生的求知欲和学习的兴趣，培养学生的创新意识.如笔者在教学高一物理第一课时，讲述我国物理学家钱伟长的故事：钱伟长高考时数学、物理、化学、英语共得25分，其中物理5分，英语0分，但中文、历史都得100分，考入清华历史系.“9·18”事变后，他立志造飞机大炮打日本鬼子，坚决要求转到物理系，物理系吴有训主任接纳了他，从而造就了一位高考物理只得5分的大物理学家.同时，介绍有关物理学史，如瓦特由水沸腾对水壶盖的推动现象受到启发改良了蒸汽机；牛顿由苹果落地发现了万有引力定律；伽利略看到教堂天花板上挂灯的摆动提出了“摆的等时性”等.这样，使学生认识到科学无处不在，创造就在我们身边，物理这门科学的每一步发展都离不开创新，科学发现过程就是创新过程，这些实例可以激发学生的创新欲望.
又如笔者教学“动量定理”时，先介绍这样一则报道：×月×日一架庞大的飞机被一个飞鸟撞坏，甚至因此坠毁.
问题提出，学生无不惊奇，窃窃私语，认为不可思议，简直是天方夜谭.接着请学生估算一下飞鸟对飞机的冲击力.设飞机的速度v=300 m/s，与一只身长l=20 cm，质量m=1 kg的飞鸟相撞.撞前飞鸟的速度可忽略，碰撞时间t=l/v.通过计算，学生终于明白了道理.通过设置疑难，使学生的思维处于“心愤愤，口悱悱”的状态，大大地激发了学生的好奇心和求知欲.
2砥砺思维，发展学生的创新思维
未来教育应培养造就一批高素质的具有创新能力的人才.创新人才首先要具有创新思维.创新思维是创新实践的先导.心理学告诉我们：思维是人们认识过程、人的智力发展的核心.砥砺思维，发展思维能力是物理教学的重要任务.要发展学生的智力，就要开启学生思维的门扉.在教学过程中，要把传授知识与教会学生思维结合起来，以训练学生思维能力为核心，把思维活动当作教师与学生之间的联系点.要让学生敢于探索，积极求知.通过观察联想、纵向和横向联想、逆向联想等思维方法，提高学生多向思维能力.要引导学生从具体事物中通过对比和类比，抽象出它们的共性，得出物理的概念，从物理实验的事实中进行分析和综合，概括出物理规律.
如笔者在教学“质点”这一概念时，举了两例.
（1）我国成功发射的“神舟”五号飞船载人舱长7.4 m、直径2.8 m，升空后，其显示在指挥部荧光屏上的仅是一个小小的光点.试问科学家们研究它飞行速度、运动轨道等一系列问题时，是否需要考虑它本身的大小和形状？为什么？
（2）地球直径约为12800 km，与太阳相距1.5×108 km，即地球直径约是它与太阳距离的万分之一.然而，我们研究地球公转时，能否把地球这一庞然大物，看作一个有质量的点？为什么？学生经过思考，从而得出“质点”这一概念.在教学中，通过举例创设情景，通过设问制造悬念，启发诱导学生大胆猜想，引导学生进行抽象思维，在抽象中寻求共性，创造性思维得到训练和发展.
做练习题是砥砺学生的思维，培养学生运用知识解决问题的重要途径.因此，要加强解题训练，诸如进行计算题、问答题、选择题的训练等，但要反对“题海战术”.要精心设计练的内容，选择练的角度和方式，努力提高练习的质量和做练习的效益.可通过一问多答，一题多变，一题多解，异题同解等形式进行练习，训练学生解题思维的灵活性和敏捷性，发展学生的创新思维能力.
例如，甲乙两车分别以2 m/s和3 m/s的速度沿相同方向作匀速直线运动，甲在乙前方200 m处，则乙车出发后多长时间才能追上甲车？
方法一：此题是从不同地点同时出发的追及问题，则有：t甲=t乙，s1+200 m=s，代入数据即可得到结果.
方法二：甲乙两车沿相同方向作匀速直线运动，则乙相对甲的速度为v=v乙-v甲，最后两者相遇，则甲相对乙的位移为s=200 m，由s=vt可得结果.
通过这两种不同方法的训练，既提高了“学困生”的学习积极性，又培养了“优生”的发展思维能力，满足了不同层次学生的要求.
又如在学生解答了“一列火车长200 m，以15 m/s的速度通过一座长1.6 km的大桥，问需要用多少时间？”解完这道题后，教师把题目改为：“如果这列火车以相同的速度，通过另一座桥用150 s，那么桥有多长？”还可以把这道题改成：已知火车长、桥长和过桥时间，求火车过桥速度；已知桥长、火车速度和过桥时间，求火车长等题目.通过这种“一题多变”的习题探讨，开拓学生思维，培养了学生的创新思维.
3注重实验，提高学生的创新能力
物理教学是以观察、实验为基础的.心理学家皮亚杰认为：“智慧的鲜花是开放在手指尖上的.”一语道出了实践操作的重要性.实验是学生学习物理的重要途径和基本方法，是物理教学实施创新教育的重要基础和手段.实验不仅对激发学生学习兴趣，提高实践能力具有不可替代的作用，而且也是为学生创设创新氛围，培养创新意识、创新思维和创新能力，提高科学素质的有效途径.教学中，教师要根据新课程标准的要求，超越学科本位的理念，以提高学生科学素质为教育目标，着眼于学生的发展，坚持理论联系实际，注重实验，要进行常规的、有序的实验训练，并创造各种条件，增加学生动手机会，在实验中创新，在创新中实验.有条件的学校还要适当增加探索性和设计性的实验.学生通过对物理仪器的构造、实验原理、实验步骤、实验结论等进行分析和探索问题，使学生成为知识的再发现者，而不是接受者.从而加深理解物理概念和规律，有效地提高了学生的观察能力、探究能力、创新意识和创新能力.
如在教学“超重和失重”时，笔者和同学们一起设计了一个简易演示器：在一个矿泉水瓶子的底部开个大约一元硬币大小的小孔，在瓶口扎块橡皮膜，从瓶子的底部先注入适当的水，使橡皮膜几乎水平，然后手持瓶子加速上升，可观察到橡皮膜向外凸出，甚至会形成一个水球，说明瓶内的水对橡皮膜的压力增大，此时水处于超重状态；再多加些水，使瓶子在静止状态时橡皮膜已向外凸出形成水球，让瓶子在高处自由下落，可观察到此过程中水球消失了，说明瓶子里的水在自由下落过程中对橡皮膜没有压力的作用，此时就处于失重状态了.通过指导学生亲自动手，自主探究，让学生在观察物理现象、探究物理规律的同时，体验到“创造”和“发现”的快乐.学生通过观察和思考，最终得出实验结果，不仅让他们感到其所获得的结论是可靠的、深刻的，更让同学们感到课本上的实验不是唯一的，可以用不同的器材、不同的实验方法进行实验，有利于发展学生的个性，活跃学生的思维，可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望，使之达到不同层次创新能力培养的目标.
在传统的实验教学中，课堂演示实验基本是教师的独角戏，一切以教师为主体，学生仅仅是旁观者，是被动接受的容器，演示实验不能发挥应有的作用，也不利于学生创新能力的培养.笔者在教学中进行一些创新设计，有意识地将一些教师演示实验，改为学生探索性实验，师生共同参与，教师通过激发学生的好奇、困惑、怀疑和矛盾，从而激发学生的探索心理，形成探索问题的情境，促使学生积极思考、分析、讨论，充分发挥学生的主体性.如在教学“力的分解”时，笔者让同桌的两个同学互做实验：学生A把手臂曲起，手掌撑腰，这样手部和身体一侧就形成一个三角形.学生B在学生A的肘端施加一个竖直向下的压力，这样学生A就能形象深刻地感受到该压力产生两个作用效果：一个是沿肩部向肘端方向的拉力，另一个是沿肘端向腰部方向的压力，也就能将压力沿这两方向分解了.学生通过对物理知识的亲自动手实验、观察、思考，有效地提高了学生自主实验的积极性，激发了学生的创造性思维，对学生创新能力的培养起着潜移默化的作用.
总之，培养学生的创新精神和创新能力并不是一朝一夕的事，物理教师要践行新课程理念，在教学中通过优化教学结构、教学方法和教学手段，结合学生的特点，正确地应用科学的方法，多方位多角度激发学生兴趣，启发学生创新思维，使学生在学习中学会思考，学会创新，促进思维发展，同时也培养了学生创新精神和创新能力.·教学随笔·
