如何在物理规律课程教学中培养学生的创新能力

乐东县民族中学    吴绍兰

摘 要：物理规律是反映物理现象、物理过程在一定的条件下必然发生、发展和变化的规律，它只能发现，不可创造，但它是学生创新能力培养的根据。

关键词：物理规律 创新能力 教学技巧 教学方法

以前在应试教育的指导下，曾经过分偏重理论的基础教育培，养了一批批空有理论知识却缺乏创新能力的“人才”，导致了虽有满腹经纶，却无法引导新技术、带动新潮流，只能跟在人家后面作些理论工作的尴尬局面。要改变这种局面，要使我们培养出来的学生能够从容面对新世纪的挑战，就必须走素质教育这条路。而素质教育的核心内容是创新能力的培养。物理学科中的物理规律是反映物理现象、物理过程在一定的条件下必然发生、发展和变化的规律,它反映运动变化的各因素之间的本质联系,揭示了事物本质属性之间的内在联系。在一定意义上说,物理规律反映了在一定条件下某些物理量间内在的、必然的联系。因此，要培养学生的创新能力，学好物理规律是关键。

一、物理规律的内容及特点

1.物理规律教学的内容

物理规律(包括物理定律、定理、原理、法则、公式等)反映了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律、它反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系,揭露了事物本质属性之间的内在联系.在一定意义上说,物理规律揭示了在一定条件下某些物理量间内在的、必然的联系.整个中学物理是以为数不多的基本概念和基本规律为主干而构成的一个完整的体系,是由基本概念、基本规律和基本方法及其相互联系构成了学科的基本结构.其中,基本概念是基石,基本规律是中心,基本方法是纽带.要使学生掌握学科的基本结构,就必须使学生学好基本规律.所谓物理知识的应用,主要是指运用物理概念,特别是运用物理规律解释现象、解决物理问题.在中学物理教学中,学生的智力和能力,也主要是在观察、实验、探索和分析物理现象,理解、掌握和运用物理概念和物理规律的过程中,不断发展起来的.所以,我们应当在抓好物理概念教学的基础上,认真抓好物理基本规律的教学.

2.物理规律的特点

2.1物理规律与其他规律一样，只能发现，不能创造

规律是客观存在的，不以人们的意志为转移。发现物理规律的方法有很多，归纳起来主要有两类：实验归纳法和理论演绎法

2.1.1 实验归纳法

实验归纳法发现规律一般是先对事物、现象进行观察然后再进行实验、综合、归纳，最后得出结论或者先建立假说，实验检验规律的一种方法。采用这种方法发现的规律一般叫做定律。在中学物理课程中如光的反射定律、折射定律、牛顿第一定律、机械能守恒定律、欧姆定律等，都是采用这种方法发现规律。

2.1.2 理论演绎法

理论演绎法发现规律一般过程是利用已知的一些规律或物理理论，对某种特定的事物或现象进行演绎、推理得出一些有关物理量之间的函数关系，最后通过实践检验这些关系从而发现规律。采用这种方法发现规律一般叫原理或定律。在中学规律课程中如光路可逆原理、动能定理，功的原理等，都是采用这种方法发现的规律。

2.2物理规律反映了有关物理概念之间的必然联系

任何一个物理规律，都是由一些概念所组成的，都可以用一些数字和测量联系起来，而且是用语言逻辑或数字逻辑来表达概念之间的一定关系。例如动能定理，就是由物体运动的速度、质量等概念组成。又如欧姆定律，是由导体、电流、电压、电阻等概念组成，而研究对象是导体，电流、电阻、电压都是可以通过测量的物理量。

2.3物理规律具有近似性和局限性

由于物理学在研究的对象和过程中，往往不是处于自然状态的实际客体和实际现象，所以常常采用一些科学的抽象方法简化后建立的理想模型和理想过程，其次，物理学是一门实验科学，在实验和观察中，限于实验仪器的精密程度和操作技术的准确程度，难免会出现测量误差，所以物理规律具有很大的局限性和近似性。

二、在物理规律教学中，培养学生创新能力的几个方法和技巧

在前面掌握好物理规律的内容和物理的一些特点后，我们在物理规律教学中就能更好的把握好教学，从而在物理规律教学中才能更好的培养学生的创新能力，下面我就谈谈自己的一些做法.

1、在物理规律教学中，培养学生创新能力需要掌握的几个方法

1.1、使学生把握新旧知识的联系和建立物理规律的事实依据,懂得研究物理规律的方法 
　　物理规律本身反映了物理现象中的相互联系、因果关系和有关物理量间的严格数量关系。因此,在物理规律的教学中,必须将原来分散学习的有关概念综合起来。只有用联系的观点来引导学生研究新课题,提出新问题,才能激发学生新的求知欲与新的兴趣。另一方面,物理规律本身,总是以一定的物理事实为依据的。因此,学生学习物理规律,也必须在认识、分析和研究有关的物理事实的基础上来进行。尤其是初中学生,他们的抽象思维能力不强,理解和掌握物理规律更需要有充分的感性材料为基础。 
1.2、使学生理解物理规律的物理意义 
　　初中阶段所研究的物理规律,一般着重于用文字语言加以表达,即用一段话把某一规律的物理意义表述出来,有些规律还用公式加以表达。对于物理规律的文字表述,要认真加以分析,使学生真正理解它的含义,而不是让学生去死记结论。例如,牛顿第一定律这一理想规律的教学,就可采用“合理推理法”即在实验的基础上,进行推理想象,由有摩擦的情况推想到无摩擦时的运动情况,最后把这一规律的内容表述出来。在理解时,要弄清定律的条件是“物体没有受到外力作用”。还要正确理解“或”这个字的含义,“或”不是指物体有时保持匀速直线运动状态,有时保持静止状态,而是指如果物体原来是静止,它就保持静止状态;如果物体原来是运动的,它就保持匀速直线运动状态。 
　　许多理论物理规律的内容可以用数学形式表达出来,就是公式。要使学生从物理意义上去理解公式中所表示的物理量之间的数量关系,而不能从纯数学的角度加以理解。例如:对于欧姆定律的表达式,应当使学生理解,这一公式表达了电流的强弱决定于加在导体两端电压的大小和导体本身电阻的大小,即某段电路中电流的大小与这段电路两端的电压成正比,与这段电路中的电阻成反比,公式中的I、U、R三个物理量是对同一段电路而言的。把公式进行变换,得到电阻的定义式R=U/I。如果不理解公式的物理意义,就可能得出“电阻与电压成正比”这一错误的结论。

1.3、使学生明确物理规律的适用条件和范围

每一个物理规律都是在一定的条件下反映某个物理现象或物理过程的变化规律的,而规律的成立是有条件的。因此,每一规律的适用条件和范围也是一定的。学生只有明确规律的适用条件和范围,才能正确地运用规律来解决问题,才能避免乱用规律、乱套公式的现象。

1.4、使学生认清所研究的物理规律与有关的物理概念和物理规律之间的关系

物理规律总是与许多物理概念紧密联系在一起的,与某些物理规律也是互相关联的,应当使学生把物理规律与同它相关的物理概念和物理规律之间的关系搞清楚。如:牛顿第一定律与物体的惯性虽有联系,但二者有本质的区别,不能混为一谈。在教学中经常发现学生把惯性与运动状态等同起来,把物体不受外力作用保持原来的运动状态说成是“保持物体的惯性”。我们知道,惯性是物体的固有属性,物体无论是静止还是运动,怎样运动,是否受力,任何时候都有惯性;而牛顿第一定律是一个反映这些客观事实的物理规律,两者不能混为一谈。 
1.5、使学生学会运用物理规律解释有关的物理现象,并学会解决简单的实际问题 
　　对于重要的物理规律,不仅要求学生理解,而且要求学生灵活应用,因为掌握物理规律的目的就在于能够运用物理规律去解决问题。在新的教学要求中,不要求学生能解决复杂问题,但是,应当要求学生学会运用物理规律去说明和解释有关的现象、解决一些有关简单的实际问题。在这一过程中,一方面可以巩固和深化对规律的理解,另一方面还可以使学生学到处理实际问题的思路和方法,发展学生分析问题的能力、语言表达能力及独立解决问题的能力。如在教学中要求学生综合地运用欧姆定律、电功、电功率、焦耳定律等概念和规律解决日常生活中用电的简单实际问题、家用电器的选择与使用、用电多少的计算、保险丝的选择等。

2、在物理规律教学中，培养学生创新能力一点技巧

而传统的对物理规律的教学中常用的模式是：教师演示→学生观察→分析现象→得出结论→例题讲解→练习巩固。从教学效果看，这种被动“接受式”教学方法，只重视学生获得了多少知识，忽视了知识获取过程，虽然也达到了一定的目的——学生会运用规律解题。但从学生发展的角度看，却失去了培养学生创新能力的大好机会，只能说学会，不能说会学，不利于学生的思维发展。

我认为在物理规律教学中应将被动“接受式”学习改为主动“探究式”学习。所谓“探究式”教学法是以解决问题为中心，充分调动学生的积极性、主动性，以学生独立钻研为主，最终达到培养学生创新能力这一目的的教学方法。即学生在教师的指导下主动动手动脑，分析判断，自己得出规律的内容。这样做既可以使学生掌握规律的内容，又使他们充分认识规律的形成过程，了解物理学家在探索过程中的物理思想和科学方法。对培养学生的创新能力、拓展学生的思维大有益处。

例如在“牛顿第一定律”的教学中，我按照以下过程，利用“探究式”教学法引导学生主动探索，自己得出定律内容。

2.1创设情境，提出问题

利用视频，向学生展示这样一个情境：在水平马路上一个人用力拉车，车向前运动，人不拉车，车就停止运动。并提出问题：亚里士多德根据这种现象得出“力是产生运动、维持运动的原因”。这一论断是否正确

2.2分析问题，科学猜想

这个环节是培养学生创新能力的关键环节，应鼓励学生展开想象大胆猜测，但这种猜测并不是主观臆想，必须是有事实根据的科学的猜想。经过分组讨论，学生提出这样一个现象：人推箱子前进，当人不再推时，箱子不会马上停下来，还要运动一段距离。箱子失去推力还可以继续滑行，那么说“力是维持运动的原因”则有欠妥当。此时学生已开始对亚里士多德的观点有所怀疑。教师可以继续引导：箱子最终还是会停下来的，为什么？经讨论得出猜想：地面的摩擦力是箱子速度减小的原因，若摩擦力为零，物体的速度将不发生改变，做匀速直线运动。并进一步推广至若摩擦力为零，物体所受合外力为零，可以和不受力的情况相类比，即若物体不受任何力的作用它的运动状态将不发生改变。此时教师可以适机提示，物理学中得出的猜想要用实验来验证，被实验肯定的猜想，便是实验规律；被实验否定的猜想就应放弃，重新提出猜想，重新验证。如何利用实验来验证我们的猜想？

2.3设计实验，验证猜想

经讨论学生提出用初中接触的伽利略斜面小车实验来验证。并给出实验器材，实验步骤，注意事项。通过实验现象可以看出：阻力越小，小车运动的距离越长。此时教师提示学生可以利用书上气垫导轨实验做进一步的近似验证。并向学生指明：不可能得到绝对光滑的平面，地球上的物体也不可能不受任何力的作用，所以我们上面分析的猜想“若摩擦力为零，物体的速度将不发生改变，做匀速直线运动”,“若物体不受任何力的作用它的运动状态将不发生改变”不可能得到直接验证。但是这些结论是在可靠的事实基础上加以科学的推理得出的，揭示了自然界的客观规律，其各种推论被证实是正确的。这是一种物理方法——理想实验法。并指明伽利略也是正是利用理想实验——斜面实验得出结论，迪卡儿进一步补充完善，最后牛顿综合他们的研究成果并结合自己的研究，系统的总结了力学知识，提出三条运动定律。我们的研究结论与牛顿第一定律不谋而合。

2.4综合分析，得出结论

学生根据前面分析推理得出的猜想以及实验的验证用自己的语言自行总结了牛顿第一定律的内容，虽然表述与书上给出的概念有所不同，但其基本内容均正确。在此基础上教师给出牛顿第一定律的准确表述，并引出惯性的概念及力与运动的关系。至此牛顿第一定律的教学暂告一段落。通过以上的教学，学生的积极性、主动性被极大的调动起来，主动思考、积极寻求解决问题的途径，并最终得到正确的结果。学生也做了一次科学家，象科学家那样做了一次研究，不但使学生感到成功的喜悦，增加了对物理学习的兴趣，还使学生充分认识到牛顿第一定律的形成过程，加深了对定律的理解，并且学会了一种物理方法，可谓一举数得。

2.5应用练习，指导实践

此环节不但可以检验学生对知识的理解与掌握情况，还可以实现知识的深化与迁移。通过对知识的运用，将知识转化为能力，从而促进自身的发展。

2.6课后小结，学法指导

最后教师引导学生回顾本节课的探究过程——物理学研究的基本思路、理想实验的方法以及得出的结论：牛顿第一定律。并指出在物理学研究中，根据直接观察所得出的直觉的结论不是常常可靠的，必须用实验去验证。而理想实验的方法是物理学研究方法之一，是在可靠的实验事实基础上，通过科学的推理得出的，其结论是可靠的。

创新能力是一种素养，是以知识为基础，综合各种能力创造性的解决问题的能力。其能力大小并不以掌握的知识的多寡来衡量，而是由掌握知识的熟练程度和运用知识的灵活程度决定的。创新能力的培养并不是一蹴而就的事情，而是在长期的教学中日积月累，潜移默化中形成的。创新能力的培养还应重视教学方法的运用，按不同的学生、不同的教学内容，制定不同的教学目标，选择不同的教学方法，在教学中鼓励学生积极思考，分析问题，提供给学生发表见解的机会，鼓励学生从事实践研究，支持学生对权威的质疑，充分发挥学生的主动性，只有这样才能真正培养学生的创新能力，有利于学生的发展。

参考文献：

[1]《现代物理课程与教学论》，海南出版社，2008年7月

[2]《山西师范大学报社》，山西出版社，2008年3月

[3]《义务教育课程标准实验教科书（物理）》，人民教育出版社