创新，向前一步

　　创新，向前一步

　　——从一堂创新大赛课例谈物理教学中培养创新能力的方法与策略

　　创新，需要勇气，更需要智慧。

　　学生是课堂教学的主体，然而在课堂教学中加强对学生创新能力的培养却离不开教师主导地位的体现，如何发挥教师在课堂教学中的主导作用，在引领学生掌握知识、培养技能的同时，提高学生的创新意识和创新能力，笔者拟从一堂创新大赛的参赛课例着手，从实践的角度探索在物理教学中培养学生创新能力的方法与策略。

　　2011年11月，我参加了全国第六届中学物理教学改革创新大赛，本次大赛的主题为“从生活走向物理、从物理走向社会”，要求参赛者通过对一堂课的设计与实践，彰显比赛的主题思想。我选择的课题为《牛顿第三定律》，通常对于本课的设计一般采用情境引入、现象演示、关系猜想、实验验证、知识巩固、规律应用与迁移的教学流程，然而如何在每个环节通过创新性的设计，使学生在完成对知识建构的同时进行创新思想的渗透，却需要教师在遵循学生认知规律的基础上，不断的向前一步，更进一步，通过创新的教学设计，引领学生培养科学创新精神，实现知识和能力的协调发展。为此，我进行了以下实践。

　　一．情境引入

　　拍手、拔河是这个环节通常选取的素材，然而高中生通过初中的学习，对作用力与反作用力的上述现象早已耳熟能详，这样的例子已经很难激发学生的认知热情，缺乏思维难度使学生无法快速进入预设的情境。为此，我展示了一幅建筑工人高空作业的图片，并抛出这样的问题：“随着社会的发展，高层建筑越来载多，经常需要对它的外立面进行整修，当高空作业人员站在墙边的高架窄板上时，通常都是面壁站立，而不是背对墙站立，你知道是出于什么考虑吗？”这一生活中常见却又看似与本节课没有多大关联的问题立刻提升了学生的兴趣，引发了学生的思考。教师接着更进一步，“想不想体验一下？”我在教室的墙边用板凳和窄板搭建了一个“低”空平台，请一位学生背靠墙壁站在窄板上，然后缓慢下蹲，学生不由自主地从板上掉了下来，究其原因，原来是下蹲时人体与墙壁之间发生了相互作用，说明作用力与反作用力的这种现象普遍地存在于我们的生活之中。通过情理之中而又意料之外的情境创设和学生的参与体验，将学生的关注引向课题，更将学生的思维引向高地。

　　二．现象演示

　　为了进一步加深学生对现象的认识，说明一切物体之间都存在相互作用，现象的演示是有必要的，但例证的选择如何做到广而精呢？我选择了以下三个实例：

　　实例1：遥控电动小车在木板上的运动

　　理由1：小车在运动时与木板间存在多对相互作用力，既有弹力、又有摩擦力，对后面说明作用力与反作用力的性质相同有帮助；

　　理由2：学生对于小车前进的动力来源（摩擦力）以及小车对木板反作用力的方向易出现误解，可通过现场对实验的改进——在木板下加上“轮子”，观察小车通电后木板的运动方向来加以解决。

　　实例2：吹气后的气球（未扎口）在放手后飞掉

　　理由1：学生可能会找不准相互作用的对象，误认为是气球飞走是由于内、外气体间发生的相互作用，为此还可以准备一个扎口的气球以备说明；

　　理由2：此现象与后面知识的应用中火箭升空的动力来源有异曲同工之处，为后续的学习做了铺垫。

　　实例3：（视频）宇宙飞船中处于完全失重状态下的宇航员之间掰手腕、击掌、拔河。

　　理由：借助多媒体手段将学生日常不易观察到的现象加以展示以说明相互作用普遍存在，同时提升了学生的学习兴趣。

　　总结：实例的选择既能凸现知识本身的存在，又为后续的教与学做好了铺垫，同时引发学生对过去所学知识的反思，一举三得。

　　三．关系猜想

　　猜想是探究教学过程中的重要环节，更是一种科学的思维方式。学生依据以往经验和事实，凭借直觉对规律作出合理推测，是一种创造性的思维过程。本节课中，学生很容易对作用力与反作用力的关系做出如下猜测：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。验证似乎可以顺理成章的继续了，然而学生猜测的依据则很少有人追问，殊不知看似想当然的背后，很可能暴露出学生认知的模糊。比如：学生可能会根据拍手时的感受得出作用力大小相等的猜想，然而这种主观感受能说明定量的结果吗？又比如：两个力一上一下或一左一右能够说明方向相反，但能够说明一定在同一直线上吗？伴随着教师的不断追问，学生思维的漏洞被不断地发现，促使学生即时反思，不仅为后续的实验验证开放了思路，更培养了学生正确的科研究态度，提升了学生的思维水平。

　　四．实验验证

　　通常采用的工具是一对弹簧测力计，简单且方便，但对于相互作用关系的研究来说，却仍存在诸多不足。其一，弹簧测力计较粗，难以说明作用力和反作用力在同一条直线上，其二，学生总是在弹簧测力计的示数稳定时观察示数的关系，难以保证示数变化的过程中大小总是相等。教师适时将上述问题提出，引发学生的思考，探索改进方案。对于第一个问题，我采用将弹簧测力计换成两根橡皮条，因为橡皮条的弹力方向总是沿着橡皮条，而实验表明橡皮条向两个方向拉伸，而无论如何移动，两根橡皮条总呈一条直线，这就有力的证明了相互作用力在同一条直线上。针对第二个问题，学生通过思考与讨论，提出了诸如录像、频闪照相等方案，教师在给予肯定的同时，提出用传感器替代弹簧测力计以记录动态变化的数据从而研究规律的方法。借助力传感器与计算机辅助，得到作用力和反作用力的动态变化图象，学生从图象的对称性（可借助工具使图象反转使其重合）很容易得出作用力和反作用力大小相等且同时产生、变化和消失的结论，教师还可以通过在实验过程中改变传感器的运动状态引导学生思考相互作用力的这种关系与物体的运动状态无关。通过实验探究、实验的改进以及现代信息技术与物理课程的有机整合，培养了学生观察能力、实验能力、合作能力、分析概括能力、语言表达能力，同时渗透了科学研究方法的教学，有效地提高学生的创新能力。

　　五．知识巩固

　　只是做几个题吗？当然不！知识巩固不仅是对规律的理解、重点的强化，更是对难点的突破。本节课的难点在于正确区分一对作用力和反作用力与一对平衡力的关系，为此我采取的策略是从问题出发，以放置在水平地面上的物体中包含的相互作用力和平衡力的分析，引导学生通过列表对比的方式比较两对力的异同；接着以马拉车为例，通过分析马和车个体的受力与马和车之间的相互作用力在马车处于不同运动状态下的关系，加深对两对力关系的理解；然后将马和车替换成甲队和乙队，巧妙地将之转化为实际的拔河问题，至此，通过巧设思维梯度，建立最近发展区的教学环节的设计，不断激活学生的课堂思维，使学生感受深刻，理解透彻，难点被突破的同时，学生的思维能力也得到了提高。

　　六．规律的应用与迁移

　　对知识的应用与迁移最能体现出学生的创新意识和创新精神，这就要求教师在课堂教学中通过不断深化与创新课堂设计来激发学生的创造潜能以达到培养创新能力的目标。为此，我首先选取了“神七”飞天的视频，借助前面的气球实验，学生对于火箭升空的动力来源已经能够从本课所学的作用力与反作用力的关系中寻找到答案，而其后所做的“水火箭”实验让学生对这种强大的作用力有了更加直观的感受。为了让学生创新能力得到进一步的提升，我展示出给草坪绕水的旋转喷水器图片，先让学生思考喷头的形状，然后自行设计喷头并与实际喷头（教师展示）进行对比，最后让学生利用相关器材（饮料瓶、弯头吸管、铁钉、剪刀、细线等）现场制作一个悬挂式的自动喷水器，至此，课堂气氛被推向高潮，学生的创造潜能被最大程度的激发出来。通过自行设计、动手实践、成果展示，使学生通过对现实问题的研究，培养了学以致用的精神和动手实践的能力，体验了成功的快乐，其创新能力也在不知不觉中得到了发展。教师还可以通过对学生成果的点评，引导学生对作品提出改进方案，为学生后续的学习指明了方向，也使本节课的教学效果达到最大化。

　　通过对本堂课的教学设计及教学效果的反馈，使我深刻地体会到，创新的课堂教学设计是培养学生创新能力的最直接最有效的途径，它要求我们的教师敢于、善于在课堂教学中挖掘教学素材，不断地向前一步，通过对各类教学资源的优化整合，在符合学生认知规律的基础上放手实践，用我们富有创造性的工作换来学生创新能力的提升。