浅谈在中学物理探究式教学中创新能力的培养

马玉涵 张迪

摘 要：创新能力在推动科技进步和社会发展中具有重要作用.相较于传统教学模式，在物理教学中利用探究式教学更利于培养学生的创新能力.学生在探究式教学中体验科学乐趣，学习探究方法，锻炼独立思考和逻辑思维能力，经历创新过程，培养创新能力.

关键词：中学物理;探究式教学;创新思维;创新能力

文章编号：1008-4134（2019）18-0033中图分类号：G633.7文献标识码：B

2017年教育部颁布了新的课程标准，为了落实“立德树人”的根本任务，将物理学科的核心素养归纳为“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个维度.其中科学探究是指在物理教学中，学生在像科学家一样的探索自然规律的过程中获得综合性能力，而创新能力是这种综合能力的重要组成部分.探究式教学是物理教学中重要的教学模式，对培养学生的创新能力有积极的作用.

1 物理探究式教学的基本环节

探究式教学是指学生在学习时，教师充当启发者给出一些事例或提出问题，让学生主动地获取知识，通过阅读、观察、实验、思考等途径去独立探究，自行得出结论、掌握原理并且发展能力的一种教学过程[1].将探究式教学灵活运用于物理教学中，能够在不增加课程教学时间和容量的前提下，充分培养学生的创新能力.探究式教学模式，离不开以下三个环节.

1.1 学生独立探究

探究式教学课堂上提出的探究性问题必须是直观的，这要求教师在这一环节中提供具体直观的图片或视频，加强学生的感性认识，唤起问题探究的热情.适当提供给学生一些背景资料，引导学生的开放性思维，得出多种多样的猜想.这一环节的关键是教师以引导者的身份，首先设计出新颖巧妙的问题情境，从学生身边熟悉的事物入手，找到既联系生活实际又蕴含物理知识的例子，激发学生的探究热情，然后再让学生进行独立探究、积极思考、大胆猜想[2].

例如：在“探究摩擦力的大小与哪些因素有关”这一课例中，笔者采取了引导学生独立探究的教学手段，发挥了教师的引导作用，首先播放了一组视频：惊心动魄的赛车、唯美的花样滑冰、有趣的冰壶比赛、冬天穿上防滑鞋行走的老人.然后提出问题：这一组视频虽然表现的内容不同，却都蕴含着一个相同的物理知識，同学们讨论一下，是什么物理知识呢？经过讨论，学生很快得出结论，那就是“摩擦力”，然后再进一步追问，那么“摩擦力的大小到底与哪些因素有关呢？”接下来把探究时间交给学生，学生们自由组合成研究小组，结合着视频，反复观看，并用身边的物品、身体的动作等进行实验，展开了激烈的讨论和探究，最终得出结论：摩擦力的大小与压力大小有关，与接触面的粗糙程度有关.这样的教学，极大的锻炼了学生的学习能力.让学生在这些熟悉的事物上，寻找新的发现，提出有意义的问题，自主地进行探究、解决问题或者找到思路.当学生以积极的态度看待身边熟悉的事物时，就会逐渐克服惯性思维的束缚，面对熟悉的事物不再习以为常，而是积极思考.习惯凡事问问“为什么”，就会从熟悉中得到新的启示，激发创新思维.例如：看到垃圾桶时思考垃圾桶的开盖是否是物理学中的杠杆原理？看到菜刀时思考为什么刀刃要很薄？高压锅为什么可以把食物更快地煮熟等等.

1.2 师生共同探究

师生共同探究环节的关键，是教师在学生各种各样的猜想和提问中挑选出对本节课探究最有意义的问题，在课堂上带领学生共同探究，其余的问题鼓励学生自主探究.此环节需要教师精心设计探究过程，对课堂上学生的反馈信息能够及时处理加工成与课堂内容相关的知识点，灵活掌握课堂上时间和内容的分配，把握好设置悬念的时机，给学生留出充裕的独立思考讨论时间.

例如：在讲授“乐音的三个特征”一课时，是这样设计的：通过优美动听的钢琴曲的导入，我们进入了一节特别的“音乐物理”课.首先研究的是乐音的第一个特征——音调.笔者出示了七只装了不同高度水的杯子，并用金属小棒为学生献上了一曲打击乐曲《小星星》，然后请几名学生来轮流试奏，看能否敲击出好听的旋律，学生们热情高涨，跃跃欲试，几番试奏和讨论之后，师生轻松愉快地得出了乐音的第一个特征——音调（人耳听到的声音的高低叫做音调）.既然是一节物理课，当然不能只停留在音乐层面，接下来笔者又出示了示波器、拾音器、 不同音调的音叉，让学生分组实践、讨论、猜想假设，探究音调的高低由什么决定.学生们在教师的引导下积极实践、大胆猜想，很快就得出了探究的结论.当研究乐音的第二个特性——响度时，采取了游戏“唱反调”的方式，教师拍手的声音大，学生就用小声拍手来回应，教师拍手的声音小，学生就用大声拍手来回应，有趣的游戏中，我们得到了第二个特性——响度.探究影响响度的因素，还是游戏——“击鼓，传话”，以座位的一竖排为一个小组，听鼓声传一句话，鼓声大就大点声传，鼓声小就小点声传，可以离耳朵很近，也可以稍微离开耳朵一段距离，有趣的游戏得出精准的结论，影响“响度”的因素与振幅有关，与听者距离声源的远近有关.这样的探究性学习，学生乐此不疲，增强了学习兴趣，逐渐形成了探究意识.

教师在探究过程中要充当学习的引导者，引导学生独立思考、实验、总结.不要过多地干预学生，过多的知识讲授不利于学生的独立思考，也就很难提高创新能力.

1.3 探究反思总结

经过了学生独立探究和初期的师生共同探究后，所探究的问题得到了初步解决，教师应继续引导学生对本节探究内容进行反思.这是一个让学生对所探究的知识整理、加工、分类的过程.这一环节要注重对比分析探究得到的结论与最初的猜想假设的差异及原因，要弄清楚猜想假设的时候忽略了什么因素或什么因素产生了偏差.让学生从中积累经验并且反思，在以后的探究过程中更加熟练.

其中，求异思维的培养也是这一过程的主要目的.教师可以鼓励学生从多个角度去思考同一个问题，尝试用不同的方法解决问题，从中总结经验、激励创新，并将这一思维应用到生活中去，形成习惯，形成真正的创新能力.

2 物理探究式教学中培养学生创新能力的策略

很多教师对探究式教学的必要性有深刻的认识，但是在课堂上真正实施起来却大相径庭.尽管有序实施了探究式教学的各个环节，课堂气氛也很活跃，但却常常达不到预期的教学效果，也不能很好地激发学生的创新思维，形成创新能力.效果明显的探究式教学一般包括以下几方面特点.

2.1 以实验为突破口培养兴趣，激发创新意识

物理是以实验为基础的一门学科.物理实验相对于物理知识更能在探究式课堂上体现物理学科的魅力，学生往往对物理教科书中的实验装置和仪器有着浓厚的兴趣.要让物理课堂紧紧抓住学生的心，可以从实验下手，利用物理课上的“表演”，激发兴趣，得到事半功倍的效果.兴趣会使创新意识具有倾向性，创新的前提是兴趣，有兴趣才能诠释出创新的动机并表现出创新需求.

我们常常跟学生说，物理知识来源于生活，存在于生活.那么生活中的很多物品都可以拿来做实验，比如易拉罐，就经常出现在物理课堂上，最典型的就是浮力实验，学生们可以人手一个空的易拉罐，分组准备一个深一点的装有半桶清水的水桶，和一个浅一点的装有半盆水的水盆，然后尝试着用手轻轻地往下按易拉罐，感受手受到的向上顶的力，越往下压，手被向上顶的力就越大.感受在水盆和水桶里向下压，又有什么不同？这个游戏几乎每个学生小时候都玩过，但是却没有想过其中蕴含的物理知识，课堂上有趣的游戏变成了物理实验，孩子们开始从游戏中感悟道理，思考如何得到物理知识，如何计算浮力大小，更会去思考，物理知识在生活中到底有哪些重要的应用，从而从心底崇尚科学，爱上物理.

2.2 训练合理猜想，培养合理发散性思维能力

训练科学有效的猜想能力是培养创新能力的关键.合理的猜想是一个学生有良好的发散性思维的表现.猜想并非凭空瞎想捏造，而是以科学事实为依据的思维活动.例如，法拉第电磁感应定律就是通过对奥斯特的电流磁效应的逆向猜想而发现的，电流概念的引入就是把电流比做水流，通过类比猜想得出的.

教师应指导学生主动地积累生活经验，扩大知识面，大量阅读各类書籍，将积累知识变成习惯.这些潜在的积累越多，在问题面前越容易激发出意想不到的观点，得到科学有效的猜想.查尔斯.威尔逊研制出电子云室获得了1927年的诺贝尔物理学奖，就是青年时期去英国本内维斯峰天文台看到的云雾缭绕的场景给他的灵感，提出雾室的猜想，最终成功研制出电子云室.正是因为他把生活中的一切都当做经验积累，并在需要的时候与所要探究的问题对接，才会产生别人想不到的灵感.

然而实际教学过程中会出现这样的问题，学生大胆的异想天开的猜想中会有很多非常“不靠谱”的猜想.当学生多次发现自己的猜想不成立而且与要探究的问题相差甚远时，往往会失去信心.这时教师要鼓励学生勤于反思，正确对待错误猜想，让学生知道错误是正确的先导，要越挫越勇，总结失败的经验，提高自己的猜想能力.必备的猜想和假设是探究成败的关键[3].

2.3 增强探究体验，培养创新能力

探究过程对学生来说是一段美妙的旅程.所有物理规律的产生都是创新过程，物理问题的产生，规律的形成和发展，都体现了创新的魅力.传统教学中教师往往依照课程标准上的内容和要求讲课，只重视学生是否掌握了知识，并且通过考试检验学生学到的知识和本领，学生成绩好教师就教的好.但是在现在的探究式教学中，仅仅掌握课标中的知识点是远远不够的，对知识点的探究才是重中之重.探究过程中学生会遇到很多不可预料的问题，学会如何解决问题要比掌握知识点更重要.把被动接受式学习变成主动的思考和探究的创新之旅，体验探究的过程.同时可以在探究过程中渗透物理学史，体验科学理论的变化发展.例如：在“牛顿第一定律”这一课例的教学中，先向同学们介绍亚里士多德这位百科全书式科学家，他几乎对每一个学科都有所贡献，虽然他对于力与运动联系的观点是错的，但是对于他所处的时代人的认知基础上他的“力是维持物体运动的原因”的观点是被接受的;接着让学生们查阅资料阅读教材，了解伽利略的理想实验以及他“力不是维持物体运动的原因”的观点;再到笛卡尔对伽利略的结论进行补充;最后牛顿站在巨人的肩膀上得出了牛顿第一定律.让学生体会一代代科学家探索自然奥秘的不懈努力，理解没有完美的一成不变的科学理论，鼓励学生敢于挑战权威.在探究式课堂上，教师要掌控全局，以引导者的身份增强学生对科学探究的体验，充分利用探究式课堂，通过科学探究开发出解决问题的创新思维和能力才是探究式教学的根本目的.

3 结语

物理学是一门自然科学.通过对自然规律的探索，让学生具备正确的价值观以及必备品格和能力是物理教学的根本任务.为了培养学生的创新能力，物理教学中要充分利用好探究式教学，跳出传统教学的套路，让学生学习物理知识与技能的同时，将物理学的探究思想与方法积极地内化为适应社会需要的、有利于学生终身发展的能力.

参考文献：

[1]李中良.谈如何在中学物理教学中培养学生的创新能力[J].学周刊，2018（35）：76-77.

[2]田家宝.浅谈探究式教学在高中物理教学中的实施策略[J].中国校外教育，2018（15）：114.

[3]陈恒雷，徐雷.基于创新人才培养的我院大学物理实验教学实践平台建设[J].教育教学论坛，2016（03）：221-222.

[4]赵西样.探究在中学物理实验教学中培养学生创新能力的途径[J].教学仪器与实验，2012，28（07）：19-20.