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王志路 张晓辉
［摘要］培养学生的创新意识和创新能力是教学理论研究中的重要课题。笔者通过近几年物理教学的实践和研究发现：良好问题情境的创设能激发学生的求知欲望，诱发学生的创新动机，引发学生的创新冲动，从而培养学生强烈的创新意识。同时，充分的实验条件、较强的动手能力与实践能力也能为创新提供重要保证。
［关键词］物理教学 物理实验教学 创新意识 创新能力
［作者简介］王志路（1959－），男，唐山师范学院初等教育学院副教授，研究方向为物理和教育技术教学；张晓辉（1960－），男，唐山师范学院初等教育学院高级讲师，研究方向为物理教学。（河北 唐山 063000）
［中图分类号］G424 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2007）02-0085-03
创新意识是人们从事创造活动的出发点和内驱力，是创造性思维、创造性想象与创造性行为的基础。创新能力是实施创新的重要条件。因此，为实施创新教育，培养具有创新精神和创新能力的创新人才，在物理教学过程中首先要注重培养学生的创新意识与创新能力。那么，如何在物理教学过程中培养学生的创新意识和创新能力呢？笔者通过近几年物理教学的实践和研究发现：良好问题情境的创设能激发学生的求知欲望，诱发学生的创新动机，引发学生的创新冲动，从而培养学生强烈的创新意识。同时，充分的实验条件，较强的动手能力与实践能力也为创新提供重要保证。众所周知，物理学是一门实验性、应用性极强的学科，物理教学是培养学生动手操作能力、实践能力和创新能力的重要渠道。只有紧扣物理学科特点，利用其独特的教学环境与条件，突出创新意识和创新能力的培养，才能符合时代对物理教学的要求，才能将物理教学提高到素质教育的新层次上来。
一、引导学生主动参与教学过程，培养学生创新意识和创新能力
创设适宜的教学环境，引导学生主动参与教学过程，从而培养他们的创新意识和创新能力。物理学是一门自然科学，又是一门实验科学，这使得物理教学的环境性较强。其中实验环境的创设对了解学生的认识规律、提高学生的学习兴趣、培养学生的创新能力显得尤为重要，因此，教师必须根据教学需要，积极为学生创设适宜的环境，这包括观察实验的环境、动手操作的环境、讨论问题的环境、锻炼思维的环境、学生独立学习的环境等。在教学过程中，教师要根据教学的需要设计出各种各样的问题，并给出研究问题的环境和情境，与学生共同探讨研究问题的方法，让学生积极主动地探索、研究、分析、推理，并归纳总结出结论。物理知识是由物理概念和物理规律组成的，任何一个物理概念、规律的形成，都是建立在对物理过程的分析基础上的。只有加强过程的教学，才能给学生主动学习、思维的时间与空间，才能充分调动学生学习的主动性和能动性。具体来说，对于物理概念、规律的教学，要高度重视概念、规律的形成过程及研究方法，提出适宜的引导学生积极主动思维的问题，创设良好的环境，使学生通过自己的研究得出相应的概念与规律，理论联系实际，具体分析问题。例如：在动量定理的教学中，教师可以引导学生思考，同样速度的纸片和石块对外界撞击产生的作用效果（破坏程度）相同吗？不同的原因显然与质量有关，由此引出物体的“运动量”———动量，然后阐释动量的矢量性。在学生认识和理解了动量后，教师再提出问题：如何改变物体的动量？为什么从同样高度落下的鸡蛋落到桌面和落到松软的海绵上，动量的改变量相同，效果却不相同，这是什么原因呢？教师可以引导学生根据以前所学知识自主地推导得出冲量的概念和动量定理，然后联系实际分析自然现象和事实。历史上曾多次发生鸟与飞机相撞，导致飞机严重受损甚至机毁人亡的事故。鸟为什么会有如此大的威力呢？在学习了动量原理后，教师可引导学生通过建立碰撞模型，对碰撞过程中物体受到的冲力进行定量估算，用数据说明问题，这可以进一步使学生了解对物体产生机械效果的条件，加深对动量、冲量、动量定理的理解，有利于培养学生的创新意识和创新能力。由此可见，要充分重视物理课堂教学过程，要充分调动学生的主动性和发挥学生的能动性，才能使学生的创新意识得以充分的发挥。
二、注重实验教学，培养学生的创新意识与创新能力
物理学是一门实验科学，物理学的一切原理和定律都是从生产实践与科学实验中总结出来的，同时，又经受了生产实践和科学实验的检验。因此，在大学物理课程的教学中，可以从以下几个方面进行探讨和研究。
1.通过基础实验来验证一些物理规律，使学生对这些物理学原理和规律有一个感性的认识，为创新打下良好的理论基础与实践基础。例如：通过晶体二极管伏安特性曲线的测定，得出了二极管正向导通和反向截止的重要性能；又如通过外光电效应———光电管特性的研究实验，为学生在物理理论课上学习和理解爱因斯坦的光电效应方程打下了实验基础。
2.结合物理实验，运用物理规律分析实验中出现的常见问题，提高学生分析问题的能力。例如，运用等厚干涉原理，分析牛顿环实验产生干涉花样的特点及实验产生误差的可能原因；运用光栅方程，计算用分光计做光栅衍射实验时能看到的衍射条纹的数量及分布等，使学生学会应用物理知识去分析具体实验，加深对物理实验的把握。
3.配合设计性实验，运用所学物理知识，进行实验的理论设计，使学生形成初步的创新思路和方法。如在讲授磁场一章时，教师可以帮助学生利用磁场对电流的作用，设计一种能称重物的电磁秤；在讲授振动一章时，教师可以帮助学生根据单摆做简谐振动的原理来测定所在地的重力加速度；在讲授波动一章时，教师可以帮助学生应用波的叠加相消原理，设计汽车、摩托车用的管道消声器等。
4.在物理教学中，对涉及教学内容的相关实验作相应的介绍。例如，在讲授振动这一章时，教师可以介绍利用压电陶瓷片测量物体固有振动频率的实验方法；在讲授波动光学时，教师可以介绍运用光的衍射原理，测量两平行电流间的相互作用力的综合实验。通过这样的介绍，可以加强学生的物理知识间的融会贯通，拓宽学生解决问题的思路，有利于培养学生灵活运用物理知识解决实际问题的能力。
5.进行物理实验教学，提高学生创新意识与创新能力。在物理实验教学中，特别是学生设计实验教学中，教师可以帮助学生根据要到达的目标选取实验器材，设计实验装置，探索实验方法，进行实验操作，观察实验现象，记录实验结果，并在事实的基础上，经过分析、归纳、总结得出实验结论。实验可以加深学生对物理规律的理解，培养学生的分析问题、解决问题的能力与实践创造的能力，提高学生的创新意识和创新能力。
三、通过辅导课习题的变式研究，培养学生的创新意识
辅导课是教师最能了解学生的渠道，通过辅导可以培养学生的个性发展，鼓励学生的发散思维，培养创新精神。下面仅以习题变式研究说明培养创新意识的要点。解题教学及习题训练是物理教学中必不可少的重要环节。通过解题的训练，尤其是一题多变、一题多解、一题多练及多题归一等变式训练，更有助于加深与巩固对知识的理解，提高解题的技巧和分析问题、解决问题的能力，增强思维的灵活性、变通性和创新性。
1.一题多解，可以培养学生求异创新的发散性思维。通过一题多解的训练，学生可以从多角度、多途径寻求解决问题的方法，开拓解题思路，使不同的知识得以综合运用，并能从多种解法的对比中选择最佳解法，总结解题规律，提高分析问题的能力，增强思维的发散性和创造性。
2.一题多变，培养学生思维的应变性。通过变换习题的条件，使之成为更有价值、更有新意的问题。通过对这些新问题的探索，可以使学生在更大程度上综合运用所学的知识，从而获得“一题多练”“一题多得”的效果。同时，还可以使学生的思维能力随着问题的不断变换、不断解决而得到不断提高，有效地促进学生思维的敏捷性与应变性，使创造性思维得到培养和发展。
3.多题归一，培养思维的收敛性。任何一个创造过程，都是发散性思维与收敛性思维的优秀结合，收敛性思维是创造性思维的重要组成部分之一。因此，加强对学生收敛性思维能力的培养是非常必要的。多题归一，就是训练学生收敛性思维能力的重要途径之一。很多物理习题，虽然题型各异，研究对象不同，但问题实质相同，如能对这些“型异质同”或“型近质同”的问题，归类分析，抓住共同本质特征，掌握解答此类问题的规律，就能达到触类旁通，举一反三的教学效果，从而摆脱“题海”的束缚。
四、培养学生创新意识与创新能力时应注意的几个问题
1.正确认识创新。创新不是知识堆积，而是学习能力的不断培养和完善。知识的积累有利于创新能力的培养，但并不是全部。在对大量杰出人才进行研究后发现，创新通常来自于三种情况：一是对某一领域进行充分研究后，得出的新结论、新成果；二是通过交叉学科的研究，产生新思维；三是革新旧制，提高效率。由此，我们可以看出，有创新能力的人才应具备的条件是：踏踏实实的工作态度、坚实的理论基础、对新事物的浓厚兴趣、丰富的实践经验、较强的实践能力、强烈的改变现状的动机以及团结协作的能力。而所有这一切都要从培养学生的探索新事物的兴趣开始，要让他们发挥学习的主动性，将学习作为一种活动而不是任务来主动参与，激发他们的创新欲望。
2.正确对待“淘气”的学生。托伦斯研究发现：创造力高的学生在儿童期多数具有三种特征：顽皮、淘气、荒唐、放荡不羁；所作所为时常逾矩；处事不固执，较幽默，有时有嬉皮态度。但这些特征常为一般教师所不能容忍。在传统教育观念中，教师喜欢百依百顺、循规蹈矩、能“照葫芦画好瓢”的学生；课堂上欣赏鸦雀无声或“我唱你和”的气氛；讨厌质疑问难、“节外生枝”。爱迪生小时候就因为问了个“二加二为什么等于四”而被赶出学校。墨守成规的制度、“拷贝”式的学习摧残了学生创造力的幼芽。好动本是儿童的天性，好问本是智慧的火花。对于淘气、顽皮、好奇，只要不违背道德和法律，不影响身心的健康，就不必重重设防。孩子本不是笼中的鸟，不应失去自由翱翔的蓝天。一切教育行为应从传统的条条框框中解放出来。只有尊重学生个性，宽容无序，教育才不至于泯灭，才不至于扼杀、摧残和伤害学生的创造力天性。
3.尊重学生的心理学规律。良好的心理品质是创造力的动力因素。只有在良好的心理品质的伴随下，学生的创造力才能得到充分的发展。具有较高创造力的人通常具有热情、勇敢、独立性强、有恒心、认真、富有幽默感等特征。良好的个性心理品质，主要是指情感、意志和性格方面的积极特征。情感是创新的动因。马克思说：“激情、热情是人强烈地追求自己的对象的本质力量。”因此，我们首先要培养学生的道德感和义务感，要使得社会的需要内化成为个人的内在素质，并使它引导创新者不辞劳苦地投身于创新实践。兴趣也是基本的情感之一，它是创新能力发展的必要条件。没有浓厚的兴趣，就达不到“入迷”的地步，就不会有灵感的出现。因此，必须培养学生既有直接兴趣，又有间接兴趣；既有广泛兴趣，又有中心兴趣，永远保持强烈的好奇心和旺盛的求知欲。创新是一种要求创新者全部体力和智力高度紧张的劳动，需要创新者有坚强的意志，要培养学生具有自觉性、坚韧性、果断性和自制力等良好的意志品质。性格在个性心理特征中是有核心意义的。勤奋、勇敢、自信、谦虚、谨慎、细致、进取心、探究性等积极的性格特征对创新能力的培养起着重要的促进作用。美国哈佛大学教授、诺贝尔奖获得者温伯格把“进攻性”看做是科学家的重要素质。他说：“很重要的一个素质是‘进攻性’，当然不是人与人关系中的进攻性，而是对自然的进攻性。不要安于书本上给你的答案，而要去尝试一下，尝试发现有什么与书本不同的东西。这种素质可能比智力更重要，往往是区别最好的学生和次好的学生的标准。”
4.遵循科学规律。第一，遵循思维科学规律。发散思维是创造思维的中心，它与创造力有着密切的联系。它是一种不依常规，寻求变异，从不同角度解决问题的思维方式，也是反映创造力水平的重要指标。发散思维具有三个特征：流畅、变通与独特。流畅是指心智活动灵敏迅速、畅通无阻，能在短时间内表达丰富的思想。这是发散性思维的量的指标，只要不离开问题，发散量越大越好。变通是指思考随机应变、触类旁通，不局限于某一方面，不受思维定势的束缚，因而能产生超常的构思，提出不落俗套的新观念。独特是指用前所未有的新角度、新观念去认识事物，去解释事物，对事物表现出超乎寻常的独特见解。因而，它更多地代表着发散思维的本质。流畅、变通、独特，这三个特征是相互联系的，能流畅才能变通，变通本身也是一种流畅，只有既流畅又变通，才可能有超乎寻常的独特观念。第二，遵循脑科学规律。近年来，脑科学研究表明：人脑左半球的主要机能是掌管语言、计算和抽象逻辑思维，因此，人们把左半球形象地称之为“逻辑半球”。人脑的右半球的机能主要掌管感性的、直观的形象思维，对同时或相继感知的元素进行综合的整体的知觉，具有空间识别几何图形、音乐鉴别等能力，是各种形象的富有情感的心理的主要承担者，因此，被称之为“形象—情感半球”。由于人的实践活动和学校教学要求都过分强调左脑功能，使左脑使用过多，负担过重，导致大脑左右两半球的发展与使用失调。要激发创新思维，培养发展学生的创新能力，单靠左脑功能是不行的，要充分开发学生的右脑。创新能力与右脑功能是密切相关的。在创新思维的过程中，右脑具有把思维元素连接成新的形象的能力。没有这种能力，人们就无法用新眼光看待旧问题，就无法从司空见惯的东西里发现新的东西。英国物理学家廷德尔说：“作为一个发明家，他的力量和多产，在很大程度上应归功于想象力给他的激励。”这种想象力就是创新性的形象思维能力，即能把感知认识获得的形象进行重新组合安排，加工改造，创造出新形象来。由此可见，只有大脑两半球都活跃起来，密切配合，平衡发展，人的创新能力才能得到高度的发展。那种重左脑轻右脑做法，会形成智力结构缺陷，会阻碍学生创新能力的发展。因此，在教育教学过程中，一定要注重左右脑的和谐发展，多采用直观教学，创设更多的问题情景，积极开展丰富多彩的课外活动，使学生大脑两半球同时都发挥最佳效用，使左右半脑能得到健康、和谐、均衡的发展，为学生创新能力的培养打开一片更广阔的天空。
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