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创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。创新的关键在人才,人才靠教育。创新人才的培养,离不开创新教育,同时也是新课程标准实施的目的。实施创新教育的主渠道是学科教学,而不同学科都有不同的学科知识体系和特点,创新教育应结合进行。
物理是一门以实验为基础的自然学科,它与社会生活联系紧密,以物质的结构、物质之间的相互作用和其运动变化规律为研究对象,具有科学性、实用性、趣味性等特点。根据这些特点,在物理实验教学中,如何进行创新教育呢?我从以下几个方面进行了尝试。
一、转变教学观念,树立创新教育的实验教学指导思想
物理实验教学的目的,不仅是验证原理,让学生理解和掌握已有的书本知识,更重要的是培养学生的科学素质,激发学生爱科学、学科学的兴趣,培养学生的创新能力和实践能力。因此,必须改变传统的“教师讲,学生听,教师演示,学生观看”的实验教学方法。在实验教学中,要求教师从学生的实际能力入手,备教材,备教法,备学生。在教学过程中,使学生的思维一直处于积极探求状态。
二、充分利用物理趣味实验,创设乐学情境,激发学生求知欲
兴趣是最好的老师。初中学生对生动形象的物理实验普遍怀有好奇心和神秘感,合适的实验不仅能帮助学生理解和掌握知识,而且能激起学生的兴趣,启迪其思维定向探究。
可以是利用惊奇实验导入新课。这是一种相当普遍的实验导入方法。利用学生意想不到的奇特现象,唤起学生的注意,引起学生思考,从而产生强烈的求知欲望而导入。例如:“大气压”是比较抽象的概念,新课引入先演示窄口瓶“吞”鸡蛋的实验,这奇迹般的现象一下子就吸引了学生们的注意力,我先把答案告诉学生,这就是大气压现象,那么什么是大气压呢?在学生兴趣被激发的情况下转入新课教学。当学生明白大气压的概念后,为了加深印象,我将一只玻璃杯灌满水,用一张塑料卡片盖在杯口上,再按住卡片把水杯倒过来。问,当把手移开后,会产生什么现象?松手后学生惊讶不已。纷纷议论,这大气压到底有多大?为了满足学生的好奇心和求知欲,我将抽去空气的马德堡半球示出,叫学生推选两个力气最大的男同学来拉,结果用尽力气也拉不开,再换四个不服气的同学,还是没有拉开,当我把进气阀门打开后,一个人就很轻松的把两半球拉开了。学生即惊奇又信服,对“大气压不但确实存在而且又很大”的结论深信不疑了。
也可以在教学过程中利用实验引发新的问题。例如我在浮力的授课中,为了引发浮力的产生是由于液体对物体上下表面的压力差而形成的,我设计了一个这样的实验:用一只塑料可乐瓶剪去底部(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径)把一只乒乓球放入瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出,但乒乓球并不上浮,在这种情况下,老师设问:乒乓球是否受到了浮力?有的学生认为受到了浮力,有的认为没有受到浮力。这时我叫一位学生用手堵住瓶的下部流水处,可观察到乒乓球浮起,学生感到好奇,也坚信此时乒乓球受到了浮力,那第一次实验为什么没受到浮力?学生感到疑惑。于是,我慢慢引导他们,学生很快理解了浮力产生的原因。这样通过实验情景,提出问题。使教学信息具有新奇性,从而使学生产生好奇心和求知欲,极大地激发了学生的探索动机和兴趣,有利于培养学生的创新意识和解决问题的能力。
三、给学生多动手实验的机会,培养学生的实验技能
初中物理实验是学生将来从事科学实验的起点。因此,在物理实验课的教学中,必须重视培养学生的实验技能和独立工作能力,使学生养成良好的实验习惯。每次作实验时,教师要指导学生弄懂实验原理,学会正确使用物理仪器,掌握计数、读数和处理实验结果的技巧,能够通过分析、推理得出正确结论。比如在电学实验中,教师要反复强调电流表、电压表的连接特点及“+”、“一”接线柱的接法,让学生学会用欧姆定律正确估算量程,避免量程过大使测量值的误差大,又避免量程过小而烧坏仪表。学生掌握了基本实验技能,就能独立动手操作,打好实验的基础,有了这种基础,学生就能自主的探究其它电学实验。例如,探究水果电池的电压,探究串、并联电路的电流电压的规律等,这样通过实验,不仅有效地帮助学生领会物理知识,更重要的是通过观察实验现象,分析和解决实验中的问题,能够培养学生的创造性思维能力。
鼓励学生做好课外小实验、小制作,促进学生对教学内容的学习。各种物理实验,从某种意义上说,都是一种特殊的、直观的实践,学生在动手完成各种小实验、小制作过程中,思维异常活跃,学习欲望高涨,参与意识增强,都迫切地希望进一步探索问题。通过实验,学生学习到的物理知识就比较深刻、牢固。例如:“估计大米的密度”一题,先让学生凭生活经验估计大米的密度大约是多大?接着让学生想出几种测大米密度的方法,然后实际做一做,最后做出评价,哪一种方法既简便易行而且误差又小。又如课本中“纸盒烧开水”、“日光灯启辉器中双金属片的自动控制作用”、“小风轮”、“电铃”、“楼梯开关”等小实验、小制作,有很强的趣味性和知识性,十分贴近学生的生活,符合初中学生好奇、好问、好动、好学的心理特征。教师要鼓励学生做好这些课外小实验、小制作,这样激发了学生动手实验的兴趣,同时也推动物理教学向前发展,是实施创新教育的重要途径。
四、在实验教学中培养学生的创新精神
物理教学要教会学生知识,不仅要求学生学会,还要学生会学。创新是一种高层次的知识迁移,是利用已有信息探索新知识的能力。在实验教学中我注重给学生提供更多的思维机会和广阔的思维空间,激发学生求异创新的愿望,逐渐培养学生从全方位推测、假设和构思中“探视”答案以解决问题的思维方式。初中物理无论是演示实验,还是学生实验,往往给出实验方案且方法单一,无探索性,不利于创新精神的培养。我在教学中,以常见实验知识为生长点,进行引申,让学生发掘其内涵和外延,从多角度、多方位、多层次地进行创新分析,利用尽可能多的方法来设计实验方案,并对各方案进行评价,选择最佳方案,以此来培养学生创造性思维。
如:测定盐水的密度。
方案一:(1)用天平称出空烧杯的质量m;(2)用量筒量出50ml盐水;(3)把盐水倒入烧杯中称出盐水和烧杯的质量M;(4)求出密度ρ=。
方案二:(1)用天平称出烧杯和盐水的质量m;(2)倒入量筒中50ml盐水;(3)称出剩余盐水和烧杯的质量M;(4)求出密度ρ=。比较两种方案,方案二最佳。因为方案一中量筒中的盐水倒入烧杯中质量减少了。因为玻璃对盐水来说是浸润的,一部分盐水附着在量筒的筒壁上,没有倒入烧杯中,所以选择方案二。
这样,让学生去设计问题,去解决问题,在解决问题的过程中,不仅使学生最大限度地获得物理基础知识和基本技能,沟通了知识间的联系,更重要的是,培养了学生的创新精神。
五、建立实验教学评价中的意识创新
二、利用现代教育技术,培养学生的创新能力
时代的进步与发展,使教育技术的现代化成为教学发展的重要特点之一.教师将现代教育技术与具体的学科教学进行结合,不仅会对学生的学习兴趣进行激发,更能促进学生学习兴趣的提高.将多媒体运用于初中物理课堂中,会使学生不由自主地参与到课堂中来,也会使学生的思维更加活跃.实验是初中物理教学的重要部分.对于那些无法在课堂中开展的实验,教师可以利用多媒体进行模拟与展示.多媒体可以更好地满足学生的物理学习需求.例如,在讲“原子弹爆炸”时,教师可以利用多媒体为学生播放一些实验的视频或者动画,促进物理课堂白热化.在这之后,教师可以让学生自主进行实验设计,针对学习内容,开动自己的头脑,利用身边资源,设计个性化实验,促进学生创新能力的培养.
三、开展物理课外活动,培养学生的创新能力
随着信息化社会的发展,培养创新型人才,变得尤为重要。在中学物理教学中实施创新教育,培养学生的科学创新精神和提高创新能力,是落实素质教育的核心。但就目前教学的实际情况来看,开展创新教育仍有许多亟待解决的问题,传统教学中落后的教育观念和方法仍妨碍学生创新能力的培养。因此,在物理教学中要充分发挥学生思维的主体性,改革实验教学,开展研究性学习,促进学生创造性思维的培养,提高学生的创新能力。
一、遵循认知规律,发挥主体作用,培养创新思维。
思维是大脑对客观事物间接概括的反映,创新思维不仅能揭示客观事物的本质和内在联系,而更重要的是能产生出新颖的、前所未有的成果。对中学生来说,头脑中旧的表象很少,展现书本知识发生发展的教学过程,就是学生创新思维的培养过程。在目前中学物理教学中仍存在注入式教学模式,教师在教学中只注重学习的结果,而忽视学习的过程。学生缺少自主学习的思维空间,就很难谈得上创新思维的培养。要真正培养学生的创新思维,教师在教学中就要重视设计引导学生的学习活动,以相应的创新思维的熏陶,发展学生的创新意识。教师要不断激励学生通过观察、比较、实验、归纳、类比等手段提出种种假设或猜想,使学生逐步学会运用假设或猜想的方法解决问题,同时重视在教学中再现前人是如何创造、发明的,让学生在前人走过的轨迹上,经历失败和成功的磨砺,体会创造成功的喜悦。例如牛顿在伽利略等科学家研究的基础上建立牛顿三大定律,各种原子模型的建立和不断完善的过程等内容中突出科学创新思维的教育,并逐步渗透如理想化的方法、模型的方法、极限的方法、控制变量的方法等,使学生知道为什么要建立物理模型,学会根据现象或事实进行科学推理的方法,这不仅有助于学生加深对基本知识的理解,还有助于加深对研究方法的领悟,提高学生对科学的认识和创造能力。
在重视学生创造性思维能力培养的同时,也必须重视对学生创造性人格的培养。例如在物理教学中穿插介绍伽利略敢于怀疑、不盲从权威的思想;介绍布鲁诺为坚持真理而献身的精神;学习牛顿的勤于思考、善于总结;学习居里夫人的刻苦钻研、勇于实践;结合我国当代的物理学家为祖国的强大而奋发拼搏的生动事迹,激发学生勇于探索、积极进取的科学热情,这对学生创新能力的培养起着极其重要的作用。
二、改革实验教学,营造创新氛围,培养创新能力。
实验教学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、创新能力,提高科学素质的有效途径
当前实验教学普遍存在着只重视简单的操作练习。教材中的演示实验和学生实验,从器材、方法到表格设计都是按照规定好的步骤和方法进行实验,教师很少去引导学生思考和探索,有些学生在实验中只是依葫芦画瓢,根本不能领会实验的原理和思想。不利于学生创新思维的培养。因此必须改革实验教学的方法。
例如,在验证机械能守恒的实验中,可以启发学生思考,你能否利用现有装置测定当地的重力加速度?你还能设计几种测定当地重力加速度的方法?在学生电学分组实验中,在掌握实验原理的基础上,允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行操作实验,可以极大地提高学生学习物理的兴趣,发展学生的个性,活跃学生的创新思维。在实验中学生需要在各种因素中取舍,对所得的信息进行筛选,这就要求学生在追求既定目标的过程中应变、思考和探索,使学生的分析、抽象、综合、表达的能力都得到训练和发挥。
在演示实验中,教师可以不拘泥于教材或教参的安排,进行一些创新设计,如可以将一些演示实验改为学生探索性实验。让学生选择器材、设计实验方法,在实验中发现问题和寻找解决问题的方法等等。通过创设条件,让学生充分地动脑、动手、动口,发挥学生学习的主动性,从而激发学生的创造性思维,对学生创新能力的培养起着潜移默化的作用。在实验教学中,教师不失时机地对学生中的标新立异的方法给予肯定、支持和帮助,鼓励学生大胆地猜想和独立地思考,并通过实验否定错误的假设或修正不完善的猜想,从而使学生解决问题的勇气、信心、毅力、科学的批判精神和创造力得到有效的培养。
三、开展研究性学习活动,促进学生创新能力的进一步发展。
创新教学的构成要素是研究性、主体性、发现性、归纳性等,这就要求在实施教学方法创新的同时,用"创造性的教"为学生"创造性的学"创造环境和条件。研究性学习就是根据这一需要设置的新的课程计划,具有典型的创新教育功能。
一、系科设置和学位
表面上看,奥尔堡大学的院系设置与传统别无二样。它有三个学院:人文学院(FacultyoftheHumanities)、社科学院(FacultyoftheSocialSciences)和科技学院(FacultyofTechnologyandScience)。人文学院设有3个系:音乐和音乐疗法系、交流系、语言和跨文化研究系。社科学院有2个系:社会研究和组织系,经济、政治和公共行政系。科技学院有8个系:发展和规划系、生产系、土木工程系、建筑技术和结构工程系、物理系、电子系统系(含通讯技术、医学信息和图像分析、数学和计算机科学、控制工程四个系)、能量技术系、机械工程系。
各系具有研究、开发、教学以及行政和服务的功能。这个顺序的功能配置,体现了它的“Institut”(英译为“department”,汉译为“系”)的本质。从教学方面讲,全校13个系提供大量单学科或跨学科的研修计划,因学科不同,分别授与2.5—3.5年的主修学士学位,以及4—5年的主修硕士学位或专业证书。为获得同名学位,工科年限最长,文科最短,而社科界于其间。多数院系还为硕士学位设有副修计划。
每个学年分为两学期。每个学期20周,前18周用于教学活动,后2周用于学业评价。每周研修5天,上下午共10个教学单位时间。每个教学单位时间为3个半小时,用于讲授、实验和课题研修工作。大学的第一学年为按学院划分的基础教育年,要求学生学习宽广的理论和方法,学会协作共事,发展问题求解能力。由于丹麦的普通教育实行13年制,因而,学生在第一学年就开始涉足人文、社科或工程的广泛领域。从第二年起(人文学院从第一年的第二学期起),学生分别进入较宽的分支领域。以科技学院为例,学生可在土木工程、建筑技术、机械工程、信息技术、能量技术、大地测量学、地藉科学和规划、数学、计算机科学和物理等七个分支领域作出选择,继续其后两年的学业。第四学年则进入专门化,学士和硕士学位分别要求半年和两年的专门化。详见下图。工学硕士研修计划现有13种:规划、环境工程、结构工程、室内环境工程、机床设计、能量技术、渔业技术、工业生产与管理、光学工程、通讯技术、控制工程、医学信息与图像分析、计算机工程。
二、教学模式的创新
奥尔堡大学自组建之日起,就立志改革创新,致力于突破以讲授为主、按学科组织教学的封闭式教学体系,确立教学、研究和实践(应用)三者的辨证关系,大胆提出并实施以问题为中心、按课题组织教学的开放式教学体系。新模式力图实现四个教学改革目标:①减少由中途辍学、延长学习年限、课程安排不当所造成的教育资源浪费;②增强学生的自信心、灵活性和创造性,改善学生的交流技能和共事能力;③训练学生在同时考虑社会、经济、政治和技术因素下,全面解决复杂问题;④培训教师,使其不仅能讲课,还会提出问题和解决问题。
这种新型教学体系的创新特色,集中体现在纵向上以课题工作贯穿于大学教学全过程,横向上由课题工作来贯通各门课程的学习,从而真正做到了按课题组织教学。在校3.5或5年中,本科生须参加6—7个课题工作,硕士生须参加10个课题工作。每个课题各持续一学期。在总学时中,学生花在课题上的时间约占50%,花在与课题有关的课程上的时间约占20—30%,而花在学术科目和选修课上的时间则占20—25%。也就是说,在校2/3以上的时间花在课题工作及其相关背景课程上。每个学期学生学习哪些课程,先学什么后学什么,主要取决于他们所选课题的需要,而不是取决于学科的自身体系结构。
为使按课题组织教学活而不乱,该校开发出一系列独特有效的教学程序和管理办法。每学期开学前,一个由教师和学生组成的计划小组负责确定本学期的主题。这里的“主题”(theme)指的是一个由若干涉及到技术内容和社会因素的相关问题所构成的综合体。它可能是一种带来经济效益和就业问题的技术变革,例如某个生产环节的自动化;也可能是一个带有经济、政治或社会性质的大问题,例如能源危机、欠发达国家的供水问题。在一个主题下,再细分出许多个相关的小问题(problem)。这些问题往往不是用以验证理论的练习题,而是一时找不到满意答案甚至根本没有答案的实际问题,有些则是教师的研究项目的子课题。学生从中可选择一个问题作为学期课题(project)。一旦某个学期的主题确定下来以后,它就是该学期所有教学活动的共同核心。除了阐释主题外,计划小组还要据此安排课程、确定必修课,以及与主题有关的辅助活动计划。所有这些都是为了加深学生对主题及其问题的性质和范围的理解,为学生选择课题和完成课题打好基础。如下图所示:
在主题这个综合体内,学生自由选择感兴趣的问题。选择了相同或相关的问题的学生经过一二周的交往,彼此认识,形成课题小组。在科技学院,每个年级依此方法在每个学期初先形成有50—100名学生的大组。每个大组是一个教学管理单位,负责安排人员和分配用房。大组下分若干个有6—8名学生的课题小组,每组配备两名教师(导师和副导师)和一间小组工作室。小组成员的课程表大致相同。不上课时,他们便聚在工作室一起搞课题,因而,小组工作室成了学生的“第二课堂”。如果计划小组安排的课程没有满足某个小组的特殊需要,那么,该课题小组可以要求增设特定课程。
从主题的内容上说,主题的确定由简到繁,由浅入深。基础教育年的主题一般是比较宽泛、简单的。随后各个学期的主题则是针对特定分支的,必须符合该分支的专业目标。由于每个课题小组自选课题,在学期末他们在专业上的收获往往互不相同,但也绝非迥然不同。其中主题发挥了调控作用,使得自选或专门化局限于可接受的范围之内。
针对课题中心式的教学组织特点,课程安排也作了相应调整。开设的课程大多短小精悍,一门课程一般安排6周(即一个单元),每周上课一个单位时间。但数学、物理等课程可能每周上课两个教学单位时间。在每学期的第一二个单元,每单元学生须选修4—8门课程,第三个单元则选修1—3门课程,因为学生在该单元要把精力集中在课题工作上。因此,学生每学期要选修12—16门课程,其中大多数是针对课题的。周二下午学校不安排上课,以保证导师和课题小组每周至少接触一次。
由于课题工作及与课题有关的课程学习占到学生每学期75—80%的时间,因而,课题评价是整个教学评价的重心。每个课题设有一个课题评价委员会,导师和副导师是其当然成员。第二、第五及最后一个学期的课题评价还邀请校外专家参加。课题小组必须在评价前两周完成课题报告,打印成册并呈送每位评价人员。课题报告正文一般有75—150页,图表、附录和参考文献也有50—100页。课题评价大约需要4—6个小时。前一个小时由课题小组宣读报告,稍事休息后,评价人员就课题的细节及与课题有关的教学内容向课题小组提问。问题多半集中在课题小组为何这样做或为何不那样做,要求对假设和运算结果作出解释。最后评定报告质量,除毕业设计分数评等外,其它的课题作业只有及格与不及格两级。当学生的毕业设计不及格时,学校将向他说明具体原因,并允许他再过一段时间(通常是1—3个月)重新进行答辩。在每届学生中,将近有25%的学生第一次毕业设计答辩没有通过。
在开放式教学体系中,教师的地位和作用发生了变化,教师的职责也需作相应的调整。除讲课这一常规任务外,教师还要承担新的职责。例如,和学生一道确定主题,并为实施以主题为核心的教学计划作准备;每学期指导2—3个课题小组,帮助他们安排工作,评点他们的设想,监督工作进展,审阅课题报告,撰写评语及主持课题答辩。如果导师对小组的课题感到生疏,他还得与课题小组一起讨论研究,必要时导师需帮助处理课题小组内的人际关系问题,如此等等。
三、简评
奥尔堡大学的教学改革与创新,是从突破封闭式教学体系、革除传统教学弊端入手的。传统大学教学以学科为中心,实行分科教学。各学科有其逻辑和顺序,反映在大学课程设置上,是基础课、专业基础课和专业课。那些被认为对某一专业必不可少的教学科目及其知识,通过教科书和讲授传递给学生。同时,通过证实这些知识的练习,学生学习运用这些知识,最终学生掌握某些领域的知识和对已知问题的标准化解法。显然,这种教学存在两个问题:一是学术研究和专业实践几乎被排斥在外,不成系统的知识、实际问题很难进入课堂,学生所学的只是确定的、系统化的甚至是陈旧过时的知识;二是分科课程把科学的完整性和有机性割裂了,而实际问题往往涉及多门学科,反映学科间的联系,难怪学了条条块块知识的毕业生面对实际问题无从下手。在一个稳定少变的社会中,这种传统教学也许无可厚非,但在当今学科交叉渗透、新技术层出不穷的情形下,倘若还固守传统,难免不合时宜。奥尔堡大学通过改革与创新,走出了一条新路。
实践表明,开放式教学体系是全面实现教育目标的成功之路。通过以问题为中心、由课题来组织的教学,学生学会了用批判性、建设性的方式讨论观点与建议,并学会了如何运用不断掌握的技能和知识,而不是复述教科书内容。1988年奥尔堡大学对毕业生的一次调查表明,开放式教学减少了教育浪费,提高了教育投资效益。该校有80%以上的学生毕业(丹麦技术大学只有60%的学生毕业),其中大多数学生按时毕业(丹麦技术大学很多学生必须延长1—2年才能毕业)。同时,教学质量有了明显的提高。科技学院80%以上的毕业生认为,他们离校时对专业作了好的或很好的准备。土木、建筑、工业、信息、能源等分支的毕业生认为半年内即能胜任第一种工作的,分别为65%、80%、93%、87%和86%。毕业生认为在工作中用到的知识主要来自于课程、课题工作、其它教学、同事和研究生教育的分别为9%、51%、4%、21%和7%,部分来自于上述各项的分别为47%、39%、7%、37%和22%。那么,接受新模式教育的学生是不是存在知识面过窄、后劲不足等问题?调查表明,科技学院不足5%的毕业生认为技术知识、经济和法律知识学得不够,有不到5%的毕业生在从事新的专业工作上感到有些困难。
可见,奥尔堡大学以问题为中心、由课题来组织的开放式教学体系具有两大显著优点:一是具有很高的内部适应性,师生可以轻易地调整教学计划,以适应技术进步和经济发展的需要;二是具有很高的外部适应性,学生通过大量的小组课题工作,使学生接受类似于雇佣状态工作条件下的专业训练,从而具有较强的共事能力、解决问题能力和应变能力。因而,该校毕业生深受工业界的欢迎。
当然,该校教学改革和创新并非一帆风顺,也碰到了一些问题和困难。比如,一些教师貌合神离,致使主题确定不当,课题工作和督导表面化,学生的课题报告质量不高;新的教学体系需要高水平的管理和更多的教学设备;教学计划的不断调整和教学内容的不断更新需要大量的准备工作和更多的教育经费,等等。但是,大学教学全过程以问题为中心、由课题来组织的尝试,无疑是一种大胆创新,奥尔堡的“走新路”是成功的希望之路。
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2培养能力是教学改革的根本任务
兴趣能够激发进一步学习的愿望,但局限于简单的兴趣培养是远远不够的。学生通过创造性的学习,利用物理知识解决实际问题,提高自学与创新能力才是最终目的。在学习动量守恒与反冲运动时,为了加深学生对这部分知识的理解与掌握,可以仿照火箭原理,组织学生独立做“水火箭”实验。把塑料汽水瓶中装入适量的水,瓶口处用带有气门的塞子塞紧后,瓶口朝下,用打气筒充气。当瓶内气压足够大后,瓶塞会突然弹出,瓶中的水和空气快速喷出的同时,瓶子会很快升到高空。这种由学生自己设计、亲自制作的科技活动,不仅深受学生欢迎,而且很多学生还能别出心裁的想出许多新的创意来。他们在瓶口系上塑料袋充当降落伞,用来控制瓶子下降的速度,往瓶子里加入彩色纸条,随着瓶子的升空,满天彩带飘舞。这些成功的活动,使学生体验到了利用所学知识解决具体问题的成就感,由被动的接受知识变为主动参与探索知识,培养了创造意识,增强了创造能力。在这个过程中学生也慢慢体会到任何发明创造必须在理论指导下,通过反复的试验,坚持不懈、不畏艰难的努力,才能有所作为的道理。现在的师范生思维活跃,具有求动、求知、求趣、求异、求新的心理特点,教学时应精心组织与设计教学内容,启发学生深入思考,引导学生阅读参考书,提高自学能力。在演示共点力平衡的时候,取一根两端系上小环的橡皮筋,两个小环套在水平的横梁上,在橡皮筋的中间挂上重物,将小环之间的距离的变大,橡皮筋会变得越来越细,说明两段橡皮筋之间的夹角变大,受到的拉力就越大。这个简单的演示非常直观形象。当轻轻晃动处于平衡的系统时,两个小环开始向中间滑动,引起学生很大的兴趣,产生了探索由“静”变“动”原因的欲望。这是教师并没有直接揭开其中的奥秘,而是鼓励学生进一步做实验、查阅资料,独立思考寻找答案。于是有的学生发现了由“静”变“动”的临界位置,又发现了由“动”再变“静”的临界位置,发现橡皮筋长度的不同,小环、横梁的材料不同,都会引起临界位置的变化。教师进一步启发学生,这个实验还能得到什么结果,能否计算出小环与横梁之间的摩擦力。这样由现象、实验、理论的一步一步深入,有效地培养了学生各方面的能力。在师范阶段的教学中,有些不容易讲清楚的问题,教材和教师一般都采取回避的方法。如学习自由落体运动时,通过常规的讲解与演示,学生已经坚信不同质量的物体会同时落地。但一张薄纸片从空中落下,轨迹不是直线而是曲折变化,而且落地时间也变长了。对于这个问题教师一般都会用一句“这是因为空气阻力的作用”而一带而过。其实这个时候不妨告诉学生任何物理定律的成立都是有条件的,或者说是在一定物理模型下成立的。而因为各种因素的影响现实往往是非常复杂的,即使是树叶落地这样非常简单常见的现象,人们也很难准确描述树叶的运动规律。这个事实不仅能使学生养成实事求是分析问题处理问题的科学方法,而且还能产生进一步探索学习的愿望。
3注重人格品质的培养
培养创新能力的一个重要方面是培养严格的科学态度,认真扎实的作风。事实上物理学每一个理论的创建都是物理学家科学精神、创造性智慧的结晶,是严谨科学态度创造性劳动的产物。包括牛顿、伽利略观察简单现象在内,强烈的好奇心与求知欲是深入研究的出发点;而敢于突破前人的结论,创建新的学说,提出新的理论,是物理学家创造性能力的集中体现;坚持真理、勇于探索、献身科学是创新人才的基本人格品质。结合物理教学适当地介绍物理学家科学发现和科学研究的经历,插入一些物理学发展中的重大事件,不仅能够激发学生学习物理的兴趣,也是培养科学精神和心理品质的潜移默化的教育形式。但是,如果总是给学生讲牛顿和苹果、伽利略和吊灯这些连小学生都耳熟能详的故事,不仅不能引起他们的兴趣,还会给他们造成误导,以为科学的发现是一个很容易的过程。牛顿一边吃苹果一边在考虑月亮为什么会绕着地球转的问题,还没等他吃完苹果,把苹果核扔掉就已经得出万有引力定律了。其实从牛顿研究月亮的问题到他正式发表万有引力定律,其间经历了千难万险,花费了四十多年的时间。所以教师在选择事例时要慎重考虑,正确引导。还有一个容易被忽视的重要问题,教师在选择实验方法时应注意培养学生良好的科学道德。如讲述物体导热现象,通常把金鱼放在用网状物隔离的试管里加热试管上部,直到水沸腾时,底部的鱼还自由自在地游着。当加热试管底部时,金鱼会很快死亡。这个演示实验学生会感到很惊奇很神秘,也能够得出水不利于传热的结论。但这种实验却是失败不可取的,因为科学研究与科学发明的目的是为了造福人类保护环境,在完全可以用其它实验替代的情况下是不应该这样做的。清华大学的学生为了做实验用硫酸泼熊事件的教训不是很值得深思吗?
众所周知,教师是教育活动的组织者和评估者,在教学双边互动的过程中,教师起着主导作用,所以,要培养学生的创新精神,教师必须先改变自己的教育观念.
首先,教师要树立“以培养学生创新精神和实践能力”为重点的教育观念,并以此支配自己的教育行为.比如:介绍力的转动效果──力矩这部分内容时,教师没有必要直接向学生介绍力矩的概念及求解方法,因为学生已经清楚力可以使物体产生形变,力也可以使物体的运动状态发生改变,关于力的转动效果的具体规律,学生想了解的愿望是十分强烈的,教师只要做些适当的引导工作,让学生自己通过观察。实验、比较分析,最终同样能总结出力的转动效果的具体规律、力矩的计算方法、力矩平衡的条件.通过学生自己的研究、探索发现高中物理中的力短平衡与初中自然课中学过的杠杆平衡具有异曲同工之美时,一种成功的喜悦溢于言表,如此,在学生获取新知识的同时,也对他们的创新精神和实践能力得到了很好的培养,这对学生进一步的主动创新学习无疑也是一种推动.
其次,教师要树立“实现学生学会学习、学会创造的可持续发展”的教育观,实现由知识本位向能力本位转化.埃德力·富尔在《学会生存》中指出:“未来的文盲不再是不识字的人,而是没有学会学习的人.教育的目的不应该培养学生从事一种特定的终生不变的职业,而应以培养他们有能力在各种专业中尽可能地流动,并永远刺激他们自我学习和培训自己的欲望”教师应明确教学的重心不在教而在学,教学生会学,教会学生受益终身的学习策略.
第三,教师要树立“以人为本、人人成才”的人才观.相信每一位学生都有创造潜能,鼓励学生积极创新,尊重学生的创新成果,建立平等、民主、和谐的师生关系.受社会、历史等诸多因素的影响,不少高中女生对学习物理存在心理障碍.作为高中物理教师,首先自己要相信女同学也一样可以学好物理的信心,特别是在高中刚开始阶段,教师要不失时机地纠正女生的这种心理,使她们树立学物理不分性别,只要方法对头人人都能学好的观点.事实上,女生物理学得十分优异的例子比比皆是,我校实验班的一女生今年高考获得省理科状元,其理科综合的成绩为满分;另一位获省理科15名,理科综合成绩294分的同样是女生.
二、改革教学模式是培养学生创新精神的基本要求
课堂教学是学校教学的基本组织形式,培养学生的创新精神只有渗透到各科教学中,才能真正成为一种可能,所以,要培养学生的创新精神,就必须对传统的教学方法加以割舍,创设更适合培养创新精神的开放民主的教学环境和氛围.
早在半个世纪以前,人民教育家陶行知先生曾提出“六大解放”以实行民主的创造性教育,这六大解放是:“解放儿童的眼睛,叫大家看事实;解放儿童的头脑,叫大家想得通;解放儿童的双手,使大家动手向前开辟;解放儿童的嘴巴,让大家可以享受言论的自由,说出真理;解放空间,把儿童从文化的鸟笼里解放出来,飞过大自然去寻觅丰富的食粮;解放时间,使大家想想问题,谈谈国事……”陶行知先生当时的教育思想,对于我们今天寻找、营造、培养创造精神的土壤仍有重要的指导作用.
《高中物理试验修订本》第一册一书的最后为我们提供了五个研究课题,其实为我们在学科内培养学生的创造精神提供了一块试验田.有的老师认为,五个课题的知识内容放在课堂上讲授,两节课时间已经够了,何必花这么多的时间去搞所谓的研究呢?这样,学生在我们的手上失去了一次很好的体验探索研究的机会不说,更重要的是我们扼杀了学生的创造潜能,有可能影响到他们今后一生中的学习和工作.让学生开展课题研究,目的并非从中获取一丁点的知识,而是为了获得亲自参与探索研究的体验,同时也是锻炼学生信息搜集、问题处理、知识综合应用等能力,学会沟通合作,培养科学态度、科学道德的良好机会.这对挖掘学生的创造潜能,激发学生的创造欲望,培养学生的创造精神无疑是一次推动,也为课堂教学模式真正改革带来了促进作用.
创新精神的培养,要求日常的教学具备开放、民主的教学氛围,师生的交互活动应体现出教师是引导者,学生是探索者,教师要创设平等和谐的气氛,让学生自由、主动地学习.如问题的设置要结合学生的认识水平和生活经历,让学生在思考和回答的过程中有成功的体验,激发学生进一步学习的欲望;教学内容应注意与生活、生产及其它相关学科相结合,使学生体会到所学的知识实用性,有利于调动学生的学习积极性.同时,新知识的教学还要注意融合学科前沿、高新科技,这样,既可诱发学生的学习兴趣,也使学生的创造精神得到激发.
三、鼓励学生勇于实践是培养学生创新精神的有效途径
鼓励学生勇于实践,既可培养学生动手能力、对知识的综合应用能力,也是学生创造精神得到充分展示的良好机会,进而激发学生的更高层次的创造精神,以使学生的创造潜能得到充分的挖掘.
高中物理学科特点决定着学生应该有充分的实践机会,然而,传统的教学模式往往使得学生的实践机会丧失殆尽.比如教学过程中出现的好多实验,有些老师为了贪图方便,干脆以讲代做,使学生失去了培养自己的观察、分析、综合能力的机会;有些老师虽然做了,也只是自己在上面边做边分析下结论,学生在下面边看边听还来不及思考,老师就已经下了结论,得到了仍然是间接经验.其实,这类知识的获得,学生完全有能力通过自己观察、分析、比较、综合而得出结论,如果有条件还应该让学生自己亲自动手操作,这样可以使学生在获得知识的同时各方面的能力也得到了培养,教师过多的讲解反而抹煞了学生的创造性思维形成,如此事半功倍的好事我们何乐而不为呢?
对物理学历史的理解,能够激发学生走进物理世界的兴趣,对学生学习物理和培养创新能力有重要作用.在融合物理学史时,教师应遵循浅显易懂的道理,向学生展现出一种可以想象的情境,带领学生了解物理理论知识的产生、形成以及发展的过程,让学生在有限的课堂时间内对物理学历史的发展有明确的认识.在讲解物理学历史关键性突破和重大贡献时,教师要鼓励学生自主查询相关资料和进行网络上搜索,让学生对其有一定的了解,再进行重点内容的讲解,加深学生对物理学领域发展历程的印象.
2.采用多元化教学方法
在物理教学中常采用的教学方法主要有类比法、对比法以及归纳法.在初中物理教学中,教师应灵活使用教学方法,促进学生对物理理论知识的理解和掌握.物理学中概念名称在一定程度上较为类似,教师应明确两者之间的差异,促进学生对比记忆.归纳法在物理概念教学中较为常见,学生可归纳相关理论知识,培养学生的思维能力.教师应合理设置问题,加强理论知识的应用,引导学生加深对理论知识的理解,为学生掌握物理知识奠定基础.
二、重视初中物理实验教学方式
1.增强学生动手实验力度
物理学中相关概念与定律的发现与实验有着必然联系,因而培养学生的创新能力应侧重实验的作用.在传统的实验教学中,主要以演示实验为主,教师只在讲台或者多媒体设备上进行演示教学,这对课堂效率的提高起着阻碍作用.物理教师要转变教学方式,结合现有教学器材,引导学生进行实际操作,提高学生的动手能力,鼓励学生自主发现物理现象与规律,加深学生对实验内容的理解.
2.提升物理实验教学的趣味性
在物理实验教学中,教师可课前准备简单而有趣的小实验,并让每个学生都参与其中,这样既能增强学生的学习兴趣,又能提升课堂效率,实现物理实验教学的目的.
3.重视对实验结果的分析与评价
在物理实验课后,教师可引导学生对实验结果进行相关的讨论,对每个表达自己观点的学生予以合理的肯定,促进学生提升实验的正确率,同时树立起物理学习的信心,提起学习物理的好奇心,培养学生的创新能力.
三、在物理教学中培养学生的创新能力
1.学习兴趣是培养创新能力的动力
在物理教学中,教师应着重培养学生的学习兴趣.结合学生自身年龄和心理特点,适当满足学生的要求,侧重物理游戏和物理录像等教学内容,保障学生具有良好的学习兴趣,培养学生的理解力和思考力,提高学生的逻辑思维能力和推理思维能力.
2.发散性思维能开拓学生的视野
在新旧知识的衔接上,教师可鼓励学生进行发散性思维的思考,设置相关问题引导学生勇于联系和积极思考,教师对于学生提出任何形式和内容的意见应采取客观态度,正确的予以肯定,错误的应及时纠正,鼓励学生采用正确的思考方式,培养学生的发散性思维,从而拓展学生有关物理学科的视野.
3.创新型实验有利于思维结构的构建
物理学科具有较强的实践性,教师应积极引导学生进行创新型实验,以科学的实验态度构建利于创新意识的思维结构.当今时代的发展,要求学生具备创新思维和创新能力,因而,良好的思维结构能促进学生创新能力的培养.
高中物理教师的教学创新意识,对于教学创新水平有直接的影响。在传统教学思想影响下,当前的许多高中物理教师最关注的还是学生的成绩,让学生在高考中取得好成绩,是这些教师的重要教学目标。在这些具有传统教学思想的教师看来,有效的课堂练习与知识,是提高学生成绩的主要手段。因此,教师习惯于利用一言堂的教学模式进行教学,并让学生通过题海战术提高自己的物理成绩,没有意识到教学创新的重要性。教学创新意识的不足,直接影响到高中物理创新教学的质量。
1.2学生的创新基础能力不足
学生,是学生活动中的主体,学生具有创新欲望,往往会推动教师开展创新的教学行为。当前,部分高中生受到社会思潮及家长错误教育思想的影响,眼里只有成绩。成绩提高了,才证明自己的学习是有效的。学生的创新能力一直被抵制,他们不知道创新为何物,也不知道创新学习可以给自己带来的乐趣,因此没有创新欲望。学生缺乏创新的积极性,会影响创新教学的开展。
2.高中物理教学创新教育的方法
加强高中物理教学创新,是促进教学质量提高的有效方法。下面我们分析高中物理教学创新教育的手段。
2.1突出学生在课堂中的主体地位
教育工作者都了解教师是教学活动中的主导者,学生是学习活动中的主体。但是,要让让这些理论在教学活动中得到落实,却是对教师的一种考验。在过去的高中物理教学中,教师不仅是主导,而且是主体,更是课堂活动中的主要发言人。在传统教育思想的影响下,大部分教师都只关注自己如何教学,很少关注学生的接受感受,也忽视学生创新能力的培养。在当代高中物理教学中,教师要引导学生积极思考,培养学生创新思维能力,肯定学生在学习活动中的主体地位。比如在讲解《力的三要素》的时候,教师可以在课堂中为学生留白,给学生一段时间思考力的组成要素。也可以为学生准备一些必要的实验器材,让学生自己设计实验或者以小组为单位开展自主探究活动,促进学生创新能力的发挥。学生的创新能力在课堂中得以调动,有利于学生创新欲望的激发,促进学生物理学习能力的进步。
2.2加强教学设计的优化与改革
在高中物理课堂中,教师能否有效地组织学生参与到教学活动中,与教学设计的科学度有重要关系。在过去的高中物理教学中,教师一直将自己设计为主动者,学生反而成为被动的配合者。学生只在课堂中接受知识,大大影响学习积极性。在现代高中物理教学中,教师要设计多种多样的教学活动激发学生学习兴趣,促进学生关注学习内容,掌握更多的学习方法。教师可以将自主、合作与探究学习模式引入高中物理教学中,组织学生高效学习。比如在教学《平抛运动》时,教师可以让学生自由组成学习小组,设计平抛运动的实验,验证课本中的物理概念的正确性,在探究过程中体会物理学习的美妙。
2.3建立平等的师生关系
师生关系的平等程度,直接影响高中物理课堂的教学氛围。当代教师要认识到师生之间的平等性,乐于改变教师角色,做学生的良师益友。教师要将学生视为自己的服务对象,真切地关注学生的学习情况及学习感受,多与学生沟通。在课堂中,教师要利用部分时间进行师生互动,就学习问题与方法进行交流。在课堂之外,教师要关注学生的生活,利用情感上的接近让学生热爱物理教学。师生关系的创新,是物理教学创新的重要举措,师生关系平等,课堂才能更活跃。
2物理化学教学现状
通过对学校物理化学课程教育教学反馈意见的总结,与在学学生、往届学生(包括已经就业和正在读研读博)的交流与访谈,我校任课教师以及其他众多高校同行的交流中,认为在物理化学的授课过程中存在一些问题,主要集中表现在如下几个方面:(1)教材的编写不能适应现代教学的要求,具体来说:物理化学课程与大一的无机化学有交叉重叠;不能很好地体现学科发展的新成就;不能充分体现特色;(2)课堂教学不能适应现代教学的要求,脱离实际的“满堂灌”的传统教学使之成为学生们闻之色变的“老虎课”;(3)物理化学课程本身公式繁多、理论性、逻辑性强,推导过程多;学时的压缩与高校大规模扩招带来的矛盾突现;(4)物理化学教材、物理化学实验、习题充满验证性,缺乏探索性,让学生觉得索然无味;(5)物理化学教学内容由普遍性原理和科学方法组成,但存在一手硬一手软,即教师重视知识和技能的传授,教学中存在着缺乏精髓、没有灵魂的现象,学科思想和学科方法的教育严重缺失,忽视了科学方法的教育在塑造人才中的作用;(6)实际工作中,“当你走得越远,才发现她离你越近—物理化学就是这样一门让你爱恨交加的课程”。被调查的粮油工程类、化学化工类、环境工程类毕业生对物理化学课程教学的反馈意见:教学中要增强对学生创新精神和自学能力的培养。主要提高学生信息资料的查寻和图表的应用及疑难问题的处理能力,因为在工作中更多的是靠自己去解决问题。
学生认识事物是从感性到理性,从具体形象的感觉和知觉到抽象逻辑思维的过程,教学要适应和促进这个过程,就要加强直观教学,例如:在教学生“功”这一章,对功、功率和机械效率三个概念容易混淆。我设计了一堂比赛形式的实验课;比比谁做的功最多,谁的功率最大,谁的机械效率最高。每个同学都把五块砖以最快的速度从一楼跑到四楼,测出自己的做功、功率和机械效率。实验由学生自己设计案,自己进行测量、记录、计算、设计表格填数据。学生通过对自己的亲身感受和确凿数据进行回忆、对比、联想、分析,终于明白了道理。这比我在课堂自己演示,枯燥讲学要好得多。这样,在教师演示的同时,学生也可以自己动手操作,起到事半功倍的效果。
二、注重理论联系实际,使学生认识更加具体化
尽量联系学生身边的实物,如“摩擦”一节,教材用推大衣柜的方式导出,教室里没有,但有电视柜,因此,让学生推电视柜来说明,学生用亲眼见到的实验现象总结规律,记忆势必深刻,又如“杠杆”一节,可利用教室中的扫把,请几位同学上讲台扛起来,然后改变扫把的不同位置放在肩上,让其感受用力大小变化,增强了实验的真实性和机动性,这就很能说明问题。
三、培养学生的观察力
日常生活中的物理现象很多,提倡多观察、多分析,对学习和巩固物理知识很有必要,这也能时时记起,不会遗忘,自然界的电闪雷鸣,雨后的彩虹,太阳光的色散,冬天人们呼出的“空气”,汽车的发动,发光的电,照相机照相,工人利用杠杆把很重的东西滚上去,都离不开物理知识。我叫学生多观察,随时联系所学过的物理知识解决日常生活中所遇到问题,让学生主动探索其中的道理,这样,既能让他们掌握课本知识,又能让他们开阔眼界,还能培养他们的学习兴趣,何乐而不为呢?
有很多原因导致学生对物理实验持有这样的态度,首先,由于实验测试不参与中考的成绩,学生满不在乎;另外,有些学生根本就不好好做实验,每次在实验室只是随意摆弄一下实验器材,还有些同学已经在外面提前学过这些知识,为了显示自己的本事,抢在别人前面胡编乱造一些数据等,这样的做法根本不能锻炼他们的实验操作能力及观察能力。还有部分学生认为试卷上的实验试题只需考前多把实验复习背背就行了,因而实验课上经常做其它的事情,甚至随意缺课。要想展幵物理实验教学,就得努力改变学生的这种思想观念。
(2)初中物理实验教学模式单一。
在实验教学模式上,对于演示实验,通常是教师做,学生看或听,偶尔也有让一两位同学帮忙一起完成实验;对于分组实验,老师一般会提前将实验的原理先讲一遍,有时甚至会直接将实验步骤告诉学生,学生就按部就班的做实验,在整个实验过程中,学生没有经过积极充分的思考而只是被动的进行简单操作,这样就限制了学生思维的发展,使他们失去了主动创新精神。这和新课程标准不相符,现在要求应该以探究性实验为主,这样做的目的是为了增加学生的动手机会,体会科学探究的过程,培养他们的创新能力。但是,实际效果却差强人意。原因主要有:首先,物理课程安排的课时少了,而学习的任务又比较重。初中物理包含的知识点本来就较多,为了学生能在中考中取得较好的成绩,使学生花更多的时间在试题上,而花在实验探究上的时间就越来越少。其次,中考试卷中出现实验技能等相关的试题比例较小,即使不做实验,考试也能够得高分。
(3)初中物理实验设备陈旧,实验教学资源匮乏。
据调查了解到,部分条件相对好的中学,组织开展实验的硬件设施基本符合教学的要求,但目前的实验仪器和物理实验器材已经不能满足新教材中实验探究的新要求,有些仪器的损坏程度较大,由于经费有限,这就必然减少了学生亲自动手做实验的机会。更不用说在一些贫穷的落后地区,这方面问题则更为严重,很多学校甚至都从未开设过学生实验课,即使有些学校开设了实验课,由于仪器不足,只能7-8人组成一组,大部分的学生是没有动手机会的。
二、解决初中物理实验教学中存在问题的对策
(1)着力提高初中物理教师重视实验的意识,不断提高教师的实验技能。
首先,学校应该不断改善物理实验条件,多购进一些实验设备,为学生配置更加齐全的实验设备,并且将实验课程融合到教师的教学过程中,从而充分调动教师上实验课的积极性;其次,学校还应该不定期地安排物理教师进行业务技能培训,不断提高教师的教学综合素质。要求物理教师多安排学生进行实验,着力提高物理教师自身的实验技能和教学意识。
(2)增加学生动手实践的机会,重视演示实验效果。
首先,在物理实验的教学过程中,教师应该给学生多创造一些动手实践的机会,让学生能够从实践中总结出物理实验结果,把学习的主动权交给学生,提升学生在物理实验中的主动性,让学生能够主动去分析问题,然后提出解决问题的策略;其次,在教学过程中,教师必须要明确物理实验教学的指导思想,明确实验教学目标,创新物理实验,以此来激发学生动手实验的兴趣,从而让学生主动参与到物理实验的教学过程中。这样便能够让学生的设计实验、操作实验得到显著的提高。
(3)创新实验教学方法,促使学生养成良好的实验习惯。
在物理实验的教学过程中,教师应该不断总结实验教学方法,将习题练习方法转变为探究性的实践方法,把演示性的实验转变为边讲解边实验的方法,尽量将物理实验的教学内容与学生的实际生活联系起来。总之,在物理实验教学过程中,教师必须以教学的实验内容为基础,尊重科学,让学生能够在学习中养成良好的学习习惯,能够在动手实验过程中养成解决物理问题的能力。规范学生的学习习惯,让学生能够在实验教学过程中认真观察实验过程中,学会安装实验装置,学会调试实验装置,并且在实验之后将实验的整个过程和实验结果详细地记录下来。
(4)师生自制实验器材,降低成本。
现阶段,我国很多学校都存在经费不足,实验教学仪器短缺或破旧等问题。为了满足实验教学的需要,师生可以一起动手,自制器材;也可以身边的物体作为物理实验器材,这样会大大降低了实验器材的采购费用。