创新教育在中学物理教学中的实践
摘 要：本文主要论述创新教育的意义，在中学物理教学中如何从实验教学、物理概念、规律、课堂教学、CAI课件、综合提高创新学习方法等五个方面实施创新教育以及一些实践及其效果。
关键词：创新教育 实验教学 物理概念、规律 课堂教学 CAI课件 创新学习方法 实践
最早把创新教育视为现代教育思想的人，是美国教育哲学家杜威。
杜威认为传统教育缺乏创新性，不利于开发学生的创造思维能力，提倡以学生自由发现为主的科学探究式的教学。奥斯本（A．F．Osbotn）则是把杜威的创新教育思想付诸实践并发扬光大的第一人。1949年，奥斯本在布法罗大学创办了培训创新思维的夜校，正式开始进行创新教育。
创新教育是以继承为基础，以全面发展为目的，以培养学生创新意识、创新精神、创造力、创新人格和实践能力等创新素质为价值取向的新型教育活动。创新教育是在了解前人如何研究和解决具体问题的基础上，进而模拟人们解决问题的方法，在取得成就的基础上积累经验，拓展视野，孕育创新，是事物发展过程中量的积累，是量变过程。创新又是一个突变的过程，因它所创造的事物是前人没有的，是一个崭新事物和方法，是事物发展过程中的质变。
为此，我们应进一步加强、更新教育理念，改变现有课程教材、课堂教学模式的不足之处，确立学生自主学习的地位，确保创新教育在教育、教学活动中健康、有效发展。
下面结合中学物理教学中的实际,谈谈如何实践物理教学中的创新。
一、 物理实验教学中的创新教育
物理学是一门以实验为基础的科学。物理实验作为物理教学的基本手段，有其特殊的教学功能：不仅能够为学生提供学习的感性材料，验证物理定律，而且能够提供科学的思维方法，加深对基本知识的认识程度，激发学生的求知欲，培养学生的探索能力。而众多的物理概念、规律正是通过观察和实验再认真地加以思索和总结得到的。
物理实验教学中如何实现创新？
1 、观察是实验的最基本的方法，做好观察创新的准备。
所谓观察就是要有目的地辨明观察对象的主要特征，注意发现引起变化的条件和原因，同时还要使学生了解观察是要经过一定的努力，克服一定的困难，才能发现问题，才能得到对事物的正确认识和结论。
〈1〉、在演示实验中培养学生的观察能力。
学生对怎样进行观察缺少经验，观察时抓不住关键，这就要求教师要在实际教学中引导学生进行观察演示实验，这对培养学生的观察能力是很重要的，学习过程中有许多演示实验，学生对演示实验很感兴趣，演示实验中，教师对所做实验的每一步都应该对学生提出具体的观察要求，使学生掌握正确的观察方法。
〈2〉、分组实验中培养学生创新能力。
物理教材中安排了一些实验就是培养学生的观察能力的。实验时要有意识的安排学生去观察，如水的沸腾实验要求学生注意观察在给水加热的过程中,能看到什么？在此基础上引导同学讨论观察的方法和应注意的问题。也可以把某些验证性实验改成探索性实验，提高学生的创新能力。如验证牛顿第二定律可以让学生先实验观察、探索加速度和力的关系，以及加速度和质量的关系，后启发学生分析实验结果得出结论，使学生创新能力在探索观察实验中得到进一步培养。
〈3〉、课外活动中激发学生的观察兴趣，激发创新动机。
组织学生参观、做课外小实验等，激发学生的观察兴趣。让学生先查资料后自制小杆秤、万花筒、潜望镜等。
还比如学习照相机前，就布置学生写小论文《照相机》使学主动的去观察了解照相机的相关物理知识，在此基础上进行观察演讲，活跃了学生的思维，调动了学生的积极性，提高了学生学习物理的兴趣，组织学生参加社会实践活动，使学生了解物理知识在生产实际中的广泛应用。达到培养、激发创新潜能和创新思维的目的。
２、实验是学习前人的“创新”。
〈1〉、理解物理实验及其创新意义。
对于彩虹，学生认为只有在特定雨天后才能看到，平时看不到。教学中教师可以用三棱镜做光的色散实验让彩虹出现在教室里, 使学生感到新奇,通过这段教学师生共同讨论，形成共识，知道什么是实验。实验就是在人工控制条件下使物理现象重复出现供人们观察的工作。通过实验，能够对物理事实获得具体的明确的认识，有助于理解物理概念和规律。教学中可以向学生适当介绍一些物理学大师所做的物理实验以及所取得的成绩。以期达到激发学生渴望实验的目的。我们可以从中得到什么启发，实验是否需进一步改进，改变一些器材能否做其它的实验，在变中创新，进一步发散学生思维来加深学生对实验内涵的领悟。
〈2〉、促使学生认真做实验，扎实的实验基本功是进行创新的基础。
初始阶段的物理实验,应引导、指导学生做好教材中安排的实验，这样做有利于培养学生正确使用教科书的好习惯，养成尊重科学的严谨品质，形成良好的实验习惯。
学生实验能力的培养是一项长期的工作，应贯串在整个物理教学过程中，尽可能多地创造实验机会让学生多参与。课堂上，在教师演示实验中也最大限度让学生多动手。
如声的产生中的音叉实验、摩擦起电实验等就请学生做；将其中的一些演示实验改成学生分组实验如平面镜成像特点实验、决定导体电阻大小的因素实验等；做好教材中的小实验；让学生参与准备和整理实验器材，使学生有更多的接触实验器材的机会，以便了解器材的性能、用途。处理好实验性的习题，准备好相关的实验器材，让学生亲自动手做，通过观察、分析从中得出结论。
教师也可以大胆地让学生去创新，用身边的坛坛罐罐等一些生活中常用物体去做实验。例如学习力的相互作用这部分内容时，就让学生通过拍桌子感到手疼来体会。如用铅笔、小刀和图钉等做压强实验，用雪碧瓶做液体压强与深度关系实验、失重实验，用汽水瓶、茶杯做大气压实验，用小药瓶做物体的浮沉实验，用水和玻璃做光的色散实验等。
总之，这样多给学生动手的机会，也充分利用资源开发出能充分说明问题的新实验器材。有利于调动了学生实验的积极性。开拓了学生的创新视野。
二、重视物理概念、物理规律的创新教育
物理基础知识中最重要最基本的内容是物理概念和物理规律。搞好物理概念和物理规律的教学，并使学生的认知能力在形成概念、掌握规律的过程中得到充分发展，是物理教学的重要任务。
1、巧妙引导学生善“问”，让学生在大胆的疑问中去探索、创新。
培养学生勇于质疑，问题是创新的前提。学起于思，思源于疑，疑而诱发探索，从而发现真理。从质疑到创新是认识事物的客观规律。鼓励学生质疑的同时，教师应尊重学生理解的自由，容许学生对知识有自己的理解和把握，正确对待学生在探索中出现的错误，避免扼杀他们的创新欲望。教师把质疑、解疑作为教学的重要组成部分。一是要求学生预习教学内容，发现疑难，提出问题；二是要设计出有针对性和启发性的疑难问题，启发学生思索探讨，在探索中有所发现和创新；三是鼓励学生大胆向老师发问，敢于对课本、参考书提出疑问；四是鼓励学生间积极争辩。
2、注意从不同的角度阐述物理概念，以期深化学生对概念的理解。
物理概念是可以从不同角度定义的，但教科书往往只从正面以单一方式叙述，教师倘若只是机械地照本宣科，会使学生对概念的理解有片面性，缺乏立体感。如果教师在讲概念时，能够从正面，反面，侧面等方面多角度地去剖析、阐述，定可深化学生对概念的理解。例如，在讲解“加速度”这一概念时，除按教科书上叙述外，还可以从以下几个方面进行阐述：加速度是描述速度快慢地物理量；是单位时间内速度的变化量；是速度对时间的变化率；其大小等于合外力与物体质量的比值；是物体运动状态发生变化的标志。
3、善于对比进行概念辨析。
有些物理概念，既有表面上相似的一面，又有本质不同的一面。如果在教学中能够引导学生对概念进行对比分析，就可以深化学生对概念的理解，起到防止混淆的作用。例如，对“二力平衡与作用力和反作用力”的辨析，教师可以引导学生从以下几个方面进行对比，一是作用力与反作用力上作用在两个物体上的，而二力平衡是作用在一个物体上的。二是作用力与反作用力是同时产生的，也是同时消失，而二力平衡则不然。三是作用力与反作用力必须是同种性质的力，而二力平衡则不同。通过以上对比，可让学生正确区分二力平衡与作用力和反作用力。还有蒸发和沸腾的区别等等。
4、引导学生自学新知识。自学是学生在认知和能力上的自我创新。
温故知新，当学生学习了一些知识后，就应该让学生主动的去自学新知识，如学生学完长度测量的内容后，就建义学生去测量教室的体积，测量教学楼的高度。树干的周长，一张纸的厚度等。复习旧知识，学习新知识，如通过对物态变化的复习，引导学生进行讲座“为什么会发生物态变化”，进而导入分子运动，内能的学习，通过内能的学习，引入热机知识的学习，通过质量，体积的测量，进一步研究物质密度的测量。通过欧姆定律的学习，引导学生思考，如何测导体的电阻等，使学生知道新知识的增加都是建立在已学知识的基础上的，但学习了知识后要进一步学习新知识。在学习和自学过程中加深对物理概念、物理规律的理解和掌握。从而巩固、丰满自己的知识体系。
三、在物理课堂教学中实施创新教育
学生掌握基础知识的主要场所是课堂，所以课堂教学是实施素质教育的主要渠道。课堂教学中实施创新教育就是要打破以教师、课堂、书本为中心，以讲授、灌输为主线的教学套路，构建学生主动参与，探究创新为主线的教学模式。
1、培养学生的创新精神。
传统教学不利于创新能力的培养。在素质教育过程中我在物理课堂上采用"探讨式"教学，平时教学中对学生多鼓励，使他们善于发现问题并积极参与问题的讨论，这样可使学生自觉、主动地完成认识上的一次飞跃。
〈1〉、 在课堂教学中尽可能增加学生自己探索知识的活动，加强知识活化训练。
中学生思维灵活，表现欲望强。教师经常选一些有代表性的问题来启发引导他们思考、讨论，有助于培养他们解决物理问题的能力和探索物理新知识的能力。
例如我曾给学生这样一道题：质量为M的小车停放在光滑的水平面上，一质量为m的物块(可视为质点)以初速度v0从小车的一端滑上小车，物块和小车间的动摩擦因数是μ，为使物块不滑下小车，则小车的长度至少是多大？学生思考讨论后，给出了六种求解方法：①从牛顿运动定律和运动学的角度求解；②从动能定理和动量定理角度求解；③从动能定理和动量守恒的角度求解；④从能量守恒和动量定理的角度求解；⑤从能量守恒和动量守恒的角度求解；⑥从v－t角度求解。在习题课中采用一题多解，鼓励学生使用新颖别致的解法等，对培养学生的创新能力起到了很好的作用。
〈2〉、 课堂教学中重视挖掘教材中培养学生创新能力的素材。
如做牛顿管实验时可引导学生讨论，生活中为什么树叶比石头下落慢，让学生自己比较纸片和纸团同时同高下落时，落地先后情况。讲牛顿运动定律、万有引力定律、电磁感应定律、原子结构理论等规律时，突出介绍当时科学家是怎样找出这些规律的。楞次定律、变压器等的教学中，可把演示实验改为学生分组实验，由学生通过实验自己总结出结论。讲热力学第一定律时让学生自己解释电冰箱的工作原理(事先课下查资料)，并提出如果把电冰箱门打开，电冰箱是否起到空调的作用……。这样，课堂教学效果非常好，能很好的培养学生的创造性思维、创新能力。
2、教师要成为主动的课程研制者，积极创新设计新颖有效的课堂教学模式。
结合我校实际和学科特点，教学中努力进行教改。 对“探讨式”教学也因不同课型而设计了不同模式。
〈1〉、概念课模式。基本环节为：启-讨-讲-练。教师启发指导下，学生积极思考，提出疑问，讨论交流，教师总结，启发答疑，最后巩固扩展。如力这一节课的教学，可引导学生结合实际生活中开门关门的例子讨论，要清楚的表明一个力需从那几个方面表述。这种课型重点在学生质疑与讨论方面。
〈2〉、规律课模式。基本环节为：研-讨-讲-练。通过学生与教师共同对物理现象研究，从中发现事物发展变化的规律。例如“超重、失重”一节，我上课一开始，先让学生把测体重的台秤放到讲台上。让一个学生站在上面，先静止不动，再突然下蹲，后猛然站起。让全班同学轮换上台仔细观察台秤的示数变化。然后启发学生为什么在下蹲站起与静止时，会有不同数值，实际生活中这种现象有何应用。接着教师和学生共同研究和探讨超重失重规律，然后学生提出疑问进行讨论。这种课学生非常活跃，课堂效果非常好。
〈3〉、实验课模式。基本环节为：研-讨-结。这种模式强调“研”与“结”，通过教师指导，学生具体操作研究，通过对实验现象的观察，数据的分析处理、讨论、探讨，最后总结出研究的结论。在演示实验教学中，教师应启发学生提出问题，做出猜想，预示现象的发生和发展过程，再进行实验观察；或者，发现问题，提出解决问题的方案，再观察实验现象。在这里，激发思维冲突使学生产生质疑最为重要。
例如，给导体带电，静电平衡的时候，电荷分布在哪里呢？问题一经提出，实验的目的也就很清楚了，如果再与学生共同讨论演示方案，观察和思考的主动权就交给了学生。这种模式重点在于培养学生观察、分析及实际动手能力。我不仅开足大纲中要求的所有学生分组实验和教师演示实验，我们还增加了部分演示实验；将部分演示实验改为随堂的学生实验；将个别验证性实验改为探索性实验。例如在讲“电荷库仑定律”一节时，我们用很细的铜丝制成小肥皂泡，用来演示同种电荷相斥，异种电荷相吸， 同时也能观察到静电力与电荷间距离的大小有一定关系，并且设计成学生随堂实验，这堂课学生气氛空前活跃，起到了事半功倍的效果。再如“稳恒电流”一章，课本的例题和习题由学生自己先理论计算后进行“试验模拟”这种探讨教学增强了物理课的特色，提高了学生的兴趣。
〈4〉、习题课模式。基本环节为：读题思考-分析讨论-归纳总结-练习检验。这种模式使学生根据具体的物理过程、物理问题理解，充分运用已有的知识和经验，结合有关的物理知识和物理规律，独立地、创造性地进行分析、判断、思考和探索解题的方法。然后在教师指导下，通过分析讨论和归纳总结，对题中的物理思想、物理方法进行提炼、升华。它最大限度地培养和锻炼学生的创新能力。
〈5〉、复习课模式。单元复习模式的基本程序为：讨-结-练。引导学生对知识体系进行网络复习，通过学生思考讨论自己总结形成知识体系，最后教师总结补充，给出相应练习。专题复习模式的基本程序为：导-讨-结-练。通过教师的导和讲，让学生明确目标和解决问题的关键，通过学生讨论和探索，归纳总结出解决问题的基本途径与技巧，并通过精炼来加深理解与掌握。
实践证明，不同课型灵活应用于课堂教学中学生物理成绩进步显著，学生的创新思维得到锻炼，创新能力得到提高。同时对教师提出更高的要求，教学中要善于创新，要善于“变则通”，创新教育才能在课堂教学中积极作用。
3、课堂教学是培养学生创新能力的主渠道。
在课堂教学中，教师要注意构建和谐、民主的课堂教学氛围，使师生交往的心理状态达到最佳水平，以保证学生思维舒畅、思维敏捷，使各种智力和非智力的创新因子都处于最佳活动状态，从而提高教学效率。
在课堂教学中，应以教师为主导，以学生为主体，发展智力，提高能力，培养创新精神，塑造完整健全的人格。为此，努力做到“两个结合”。
〈1〉、“自主”和“创新”结合。
自主和创新两者不可分割，自主是创新的前提，没有自主就谈不上创新，而没有创新也就无从展现自主，创造潜能人人都有，人的创造潜能是可以开发和培养的，只有自主与创新的完整统一，才能充分展现符合素质教育要求的自立、自信、自强、自创的人格精神。
〈2〉、学生主体和教师主导的“双主”结合。
教师在教学过程中，要努力寻求和创设一种民主、平等、融洽、和谐的课堂气氛，让学生心情舒畅地接受知识。宽松的教学环境，生动活泼的学习氛围，能最大限度地调动学生学习的主动性和创造性，使学生思维活跃，智力呈开放性状态，这样就更容易唤起学生的创新意识。“双主”结合的关键是师生情感的沟通和交融。
四、在教学中注意现代化先进教学技术的使用，创造性采用计算机辅助教学(CAI)
1、创造性利用CAI课件，生动再现物理过程，体现物理规律。
物理难学，老师也会有物理难教的体会，其原因之一就是物理学所涉及的内容虽然和客观世界联系紧密，但是其包含的物理规律都是从客观世界中经过一定的“定性”、“定量”、“理想化”、“构建模型”的过程中抽象出来的，是一系列的理想化的模型。因此，大多数的物理现象都不能实际展现在学生面前，只靠教师粉笔加黑板式的“板上谈兵”是有一定难度的。
而如果在实际教学中有效利用CAI课件，用计算机模拟的形式可以将一些较难理解或实现的物理现象生动再现给学生，声光并现，可以极大地集中学生的注意力，提高课堂效率，如再辅以适当的设问及“陷阱”来启发学生思维，必将会有很好的课堂教学效果。
CAI课件还可以模拟物理实验、演示物质变化的情景和过程，还能再现定理、定律、规律的推导过程，使学生在观看CAI课件时，思维较容易达到兴奋点，充分调动学生各种感官，激发学生进行创造性思维。对于一些难以用语言描述清楚的物理过程，可利用CAI课件将类似的过程在几分钟内用多媒体动画技术模拟再现，节约大量的教师口头讲述时间，而且更具感染力和说服力，更易学生理解接受。
2、更有利于突破物理教学中的重点和难点。
CAI课件具有的教学信息媒体多维化、集成化、和交互性特征，能大大丰富表现力，更有利于信息加工，便于培养学生思维创造力和个性差异。CAI课件的多媒体功能，决定其更容易突破物理学中的重点问题和难点问题，具有更高的趣味性和启发性。从事中学物理教育的老师都知道，浮力知识是初中物理中的重点和难点内容，用传统的教学媒体去揭示浮力产生原因、阿基米德原理等难点内容时，收到的效果并不是十分明显。例如，传统教学方法通过分析一个浸入水中的立方体的六个表面受到的液体的压力，得出浮力等于物体受到的向上和向下的压力差。分析中要用到液体压强与深度的关系、二力合成、二力平衡等知识，涉及到的力较多，学生理解起来感到很抽象，不易在大脑中形成正确的概念。为了突破难点，使学生更容易理解、掌握难点，本人用AuthorWare、3DMAX、flash等应用软件开发了《浮力》课件，并应用到实际课堂教学活动中去。反馈结果表明，利用《浮力》课件辅助教学的班级，学生100%掌握了浮力产生原因、阿基米德原理等难点内容，并能正确应用所学知识解释一些与浮力相关的问题。可见，利用CAI课件辅助教学，可使物理学中一些不可见因素及其变化规律呈现于学生面前，起到化无形为有形、化抽象为形象，转换思维模式，降低思维难度的作用，收到事半功倍的良好教学效果。
总之，CAI课件的使用使物理课堂教学达到最优化。对知识的传授，问题的讲解起到事半功倍的效果。新技术的使用为建立创新教育体系，全面推行素质教育，实现教育现代化提供了新的文化基础。
CAI课件在中学物理教学中如能被灵活、创造性的利用，必将对中学物理教学起到积极的推动作用。CAI的应用及普及，必将带来中学物理创新教育的一次革命性突破。
五、综合提高创新的实践
1、重视了过程教学，但创新学习方法的指导不够，知识既可以成为创造力的翅膀，又可以成为创造力的羁绊。传统课堂教学把知识看成是一成不变的绝对真理，在知识的传授上一直侧重于教师讲授，学生静止地接受那些满意的结论。从创新学习的角度看，面向过程动态地掌握知识才具有创新的价值。所谓面向过程，是指教师通过教学，不仅让学生理解知识的基本含义，更重要的是能掌握知识的来龙去脉、相互联系，掌握相应学科知识的点、线、网交织构成的知识结构，从而建构学生个体的认知结构。这样的知识才是具有创新能力的、活的知识，才是能够用以创造性地思考和解决所面临的学习任务、问题的知识。
但老师们在注重了知识的过程教学的同时，对学生创新学习方法的指导还明显不够。知识经济时代科学知识陈旧的速度加快，使得一个人在今天学习的知识，几年后就会过时。因此，学会学习、独立探索就成为21世纪新人必备的基本素质。教师应切实加强创新学习方法的传授，把独立地发现问题、分析问题和解决问题的多种新途径和方法交给学生；把学法指导贯穿于教学全过程，课前备课要兼顾学法，课堂教学要渗透学法，课后辅导要点拨、强化学法，使学生会学唯物地、辩证地分析、认识问题。教师对学生进行广泛地、有针对性地学法指导，能使学生对知识的掌握更具广度、对知识的理解更具深度、对知识的应用更具创造性。
2、教师只重视了对某一种思维成份的培养，但多种思维成份的有机结合掌握不够。目前更多的心理学家认为，创造是一个人的多种心理要素经过复杂的心理整合而构织起来的综合功能效应。如创造性思维就需要发散思维与聚合思维高水平的有机结合。爱迪生发明电灯，他实验了几千次，试用了多种材料做灯丝，这是发散思维的过程；最后他反复实验论证，采用碳化了的物质做成灯丝，创造出第一代电灯，这时用的是聚合思维。因此发散思维与聚合思维共处于创造性思维这一矛盾的统一体中，相辅相成，缺一不可。整个创造性思维过程就是沿着发散---聚合---再发散---再聚合……的轨迹，直到获得最佳创造性结果。
教学实践中，我虽然也能大胆地运用发散思维，但效果并不理想，原因在于只抓住了发散而忽视了聚合思维的返流作用；只抓住了培养某一种思维的单项训练而忽视了聚合与发散思维相互结合的综合训练。
3、培养学生自主创新性学习的态度。随着知识经济的到来，创新性人才的培养直接关系到世界各国综合国力的竞争。要培养创新性人才，必须从中小学基础教育抓起。创新性人才，既要有良好的记忆力，又要有敏锐的观察力、很强的思维力和丰富的想象力；既要有很强的智力与能力，又要有独立人格和良好的个性心理品质；既要敢于冒险、敢于竞争，又要善于与人合作；既要有丰富的知识，又要有较强的实践实验与操作能力。在传统教育思想支配下，一个循规蹈矩、只会死记硬背的、缺乏主动学习精神的人很难成为创造性人才。
自主学习的本质要求是使学生学会能动地创造性地学习，在教师创造性地引导下学习。自主学习从根本上确立了学生的主体地位，强调培养学生的学习动机、兴趣，使学生在自觉自愿地学习中去夯实基础、拓宽视野，为下一步发现、探索、创新埋下伏笔。
创新教育能使学生学会学习，开发智力提高素质， 增加了锻炼的机会，增强了适应社会发展的意识，有利于素质教育的开展。
进行教育创新的根本目的就是更好地实施素质教育，创新教育是素质教育的重要组成部分和工作重点，从重点处突破正是务本之举。可以说，抓住了创新教育就等于抓住了中国教育改革的牛鼻子。只有搞好创新教育，教育才能与时俱进。
