在传统教学中,教师是课堂的主体,导致许多学生越来越依赖教师与书本,很难进行独立思考与分析,这种教学方式完全忽略学生的主体地位,长此以往,将不利于学生物理学科的学习,也不利于学生科学思维的培养。质疑创新作为科学思维的重要组成部分,高中物理学科中蕴含着许多有助于发展学生质疑创新思维的教学素材,而物理课堂教学则是培养学生质疑创新思维的重要途径,因此教师在物理课堂中应采用相应的教学策略来培养学生质疑创新思维能力,让学生能够正确对待物理学习和理解物理观念,使学生得到全面发展。
一、引起认知冲突,培养质疑创新思维
物理前概念是学生在学习物理知识前已经存在并与之相关的认知。正确的前概念有利于学生对新知识的学习,而错误的前概念往往是由于生活中的错误经验或记忆混淆所产生,如果不及时更正,就会对学习产生消极影响,阻碍后续的学习。因此在进行物理教学时,就需要教师创设合适的物理情境,能够充分暴露出学生的错误认识从而产生认知冲突,同时使学生能够对该问题提出自己的质疑和看法,引导学生对相关物理现象进行独立的思考与分析,从而达到培养学生质疑创新思维能力的目的。
在“牛顿第三运动定律”教学时,教师向学生提问拔河胜方与败方的拉力大小关系时,许多学生具有胜方拉力肯定大于败方的错误前概念,此时学生就会在脑海中产生质疑,似乎理论与实践不一致,从而思考拔河过程中甲、乙两位同学的运动状态。被拉动的一方的运动状态从静止到运动,意味着被拉动的一方的受力情况发生了改变。引导学生分析甲、乙同学在水平方向不仅受到来自对方的拉力作用还受地面给予的摩擦力。据此,学生可以猜测到,可能是甲、乙同学各自受到的摩擦力大小不同才导致力气小的乙方被拉动,鼓励学生进行实验设计。有学生就提出,可以让甲同学站在滑板上从而减小甲同学受到的摩擦力,让甲同学与乙同学再次进行拔河。此时震惊地观察到,力气小的乙同学竟然拉动了力气大的甲同学,并且通过慢镜头回放观察,发现两个弹簧测力计示数始终相等。通过上述两次实验,学生便能真正理解相互作用力大小是相等的,并且认识到拔河胜利的原因不是取决于两人拉力的大小,而是两人受到的摩擦力大小。
通过创设贴近生活的物理情境引发学生认知冲突,进而使学生对原有认知产生质疑,引导学生分析其中的原因并有根据地提出解决方案进行验证猜想,从而达到改正学生错误前概念、树立正确物理观念和培养质疑创新思维能能力的目的。
二、渗透物理学史,体验质疑创新思维
物理学发展过程是曲折的,其中充满着质疑与创新,后者不断对前者提出的学说进行质疑、批判、检验和修正。教师在教学中可以适当引入物理学史中一些存在争论的问题,引导学生对该问题提出自己的质疑并与当时的物理学家的质疑进行对比。让学生了解当时物理学家是如何不断质疑与创新的过程,能发展学生的质疑创新思维能力。
如在“初识光量子与量子世界”这节课中,人们对“光的本质是什么”的研究由来已久,牛顿学派的粒子说认为光是高速运动的粒子流,其很好地解释了光的反射与颜色等现象。惠更斯学派的波动说则认为光是类似水波一样的波,但当时两者都无法解释光的衍射、偏振等现象,这时牛顿学派的微粒说更被大众所认可。直到19世纪,菲涅尔双镜实验与杨氏双缝实验很好地解释了光的干涉等现象,有力支持了光的波动说。法拉第和麦克斯韦等人在经典电磁场理论取得突破,得出光学与电磁现象本质上的一致性,其中麦克斯韦更预言光实际上是一种电磁波,随着上述的理论与实验相继出现,光的波动说得到巨大发展与普遍认可。然而后续光电效应的发现,使波动说再次遇到瓶颈,并再次受到了大众质疑,而后爱因斯坦的光量子假说的提出则完美解释了光电效应,并率先确定了光具有波粒二象性,结束了这长达数百年的争论。但人们对光本质的认识并未就此停止,还在不断发展中。
在讲解两种学说对于光本质的争论中,教师可引导学生分析不同学说不同时期不同物理学家对光本质理解的局限性与创新之处,使学生能够体验到物理学家们在各自的质疑与创新过程中的思维碰撞,也使得学生明白权威不代表一定完全正确,要勇于对权威提出自己合理的有根据的质疑。
对于物理学史的渗透教育,除了课堂这一主场,教师也可将教材中出现的各种物理学史内容以家庭作业的形式进行分组布置,可以采用让学生收集相关资料并整理成时间线或故事线的形式进行展示,这样便使得所有同学都可以更加充分地了解物理学史,体会科学家们在探索科学过程中所提出的质疑与创新,从而有助于提高学生的科学思维,形成积极正确的科学态度和价值观。
三、改进自制教具,发展质疑创新思维
实验在物理教学中具有重要地位,直观有趣的物理实验能有效提高学生的学习兴趣和促进学生对相关物理本质的理解。而自制教具又是物理仪器中的重要组成部分,教师若能在课堂上合理使用并改进自制教具,引导学生比较不同自制教具之间的局限性与创新之处,则可以有效提高学生的质疑创新思维能力。
四、巧借一题多解,提高学生创新思维
习题一题多解一直是培养学生物理思维创新性与发散性的重要教学环节之一。对于可以进行多种解法求解的问题,教师往往在教学时间充裕的情况下,都会对多种解法进行详细的对比分析,从而引导学生能根据问题的实际情况,从多角度对问题展开分析并选择出最优的解决方案,这样将有利于学生摆脱思维定势,并有效提高其创新性思维。
五、结束语
学生的质疑创新能力并不是与生俱来的,为了培养学生的质疑创新能力,教师在教学时可通过创设有利于学生产生认知冲突的物理情境,适时渗透物理学史教育,合理使用和改进自制教具与一题多解等多种教学策略。教师应鼓励和引导学生根据各种物理问题和现象在进行独立思考和分析后,进行有依据的质疑、解答和创新,通过在教学中潜移默化的影响,提高学生的质疑创新思维能力。
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