以培养学生的创新能力为核心---布朗运动

　　摘要：培养学生的创新能力，是正在实施的物理新课程改革所要达到的核心目标之一。但在实际教学活动中，怎样实现这个重要目标，还没有现成答案，急需大家深入研讨。在此提供一则新设计的教学实例，以便向广大同行讨教。

　　关键词：培养；学生；创新，运动教学；新设计；

　　虽然创新能力的内涵非常丰富，但鉴于高中阶段物理教育的特殊性，创新能力的培养可以初步概括为以下四个方面：①

　　首先，要培养学生的问题意识，即对问题的敏感性。促使学生能够看到常人看不到的问题。

　　其次，要培养学生的否定意识。对待前人的学说和理论，始终抱着“不唯上、不唯书、只唯实”的辨证唯物主义态度。

　　第三，要培养学生主动扩展思维视角，避免思维定势，学会从多种角度考察同一问题。

　　最后，要培养学生不断提高想象能力。

　　布朗运动是高中物理第十一章第二节分子热运动里的主要内容。在传统教学中，教师们一般把它当作陈述性知识看待，仅仅是中学生该了解的物理现象和物理史料。这样处理，未免降低了它的教育价值。事实上，它对学生四个方面的创新能力培养都极有益处！

　　布朗运动的演示，采用黄钊老师提出的实验方法②。器材有：玩具激光器、去掉内芯和底座的小白炽灯泡、细铁丝弯成的灯泡支架、屏幕、含有花粉的花朵、一些水。

　　一、设置问题情境，培养问题意识

　　把灯泡固定在支架上，倒入一些水，把一朵花放入灯泡中，让它漂在水面上。

　　师问：花处于什么状态？原因是什么？

　　生答：受到大小相等的重力和浮力作用，处于静止状态。

　　老师取出花朵，摘下其一片花瓣。

　　师问：放入该花瓣，它在水中又处于啥状态？原因是什么？（答：同上。）

　　老师取出花瓣。抖落一些花粉在灯泡里。

　　师问：花粉将处于什么状态？原因是什么？

　　学生一致回答：受到大小相等的重力和浮力作用，处于静止状态。

　　老师在黑板处挂好屏幕，开启玩具激光器，使激光束通过灯泡照在屏幕上。同时，关闭室内电灯，拉下窗帘，使教室尽量变黑。然后，调节玩具激光器、灯泡、屏幕三者之间的距离，使屏幕上花粉小点移动尽量清晰。（装了水的小灯泡相当于凸透镜）

　　师问：请各位同学仔细观察，有否存在反常现象？是什么原因？

　　接下去安排足够时间，鼓励学生自由讨论，充分发表意见。使学生深切体会对花粉的预测与实验结果之间的尖锐矛盾。

　　二、培养多角度分析问题的能力。

　　把学生想到的所有结论，不管其是否合理，都写在黑板上。与此同时，鼓励其他学生对这些结论做自由评论。

　　经过充分讨论，多数同学认为花粉毕竟是生物体，可能具有某种生物活性，天然会不停地运动，正像精子能在水中游动一样。有同学提议再用非生物体做实验。

　　让学生去净灯泡里的水和花粉，换上新的水。用笔尖沾墨水后浸入灯泡里，仔细观察屏幕，发现也有小点在移动。

　　也有学生提议用冷水做，发现小点还是在运动。

　　在讨论过程中，学生往往会提出一些荒谬的答案，比如老师在运气功等。此时，老师要耐心解释，不要指责，以保护学生探究的积极性和自由发言的氛围。

　　三、鼓励学生敢于大胆否定现有结论

　　在上述的分析讨论中，学生的根本性缺陷表现为：在坚信已学结论绝对正确的前提下来探讨新问题，使探究的视角受到限制，也使探究的深度大打折扣。为此，必须鼓励和引导学生们敢于作如下怀疑：

　　1、牛顿定律可能不适用于小颗粒物体的运动。

　　2、牛顿定律是适用的，小颗粒物体除受到重力和浮力外，还受到新的未知的力。该力在促使微粒运动。

　　3、牛顿定律是适用的，小颗粒物体受到的重力是不变的，但其浮力在不断变化，导致微粒不停地运动。

　　这三点，都是对学生已掌握的科学结论--牛顿定律--的根本性怀疑甚至是否定。培养学生勇于作如上的怀疑和猜测，应是本节教学的重点。可为他们以后作出原创性的发明创造以很好的启示。

　　需要强调的是，1、2两点虽不能当场解答，但也应鼓励学生提出来，因为它们代表二个基本的分析方向。

　　这里顺便指出，教师自身普遍有这么一种不良心态：怕自己想到的和学生提出的问题没有答案，不敢放手大胆地去追问。这是当前难以开展创新教育的一个重要原因！

　　初中时，学生学过阿基米德浮力定律。当花粉浸没在水里，由于花粉体积和水的密度不变，认定花粉受到的浮力不变。这一思维定势，严重阻碍了对布朗运动原因的探求。因此，促使学生认识到第3点的可能性并作为探索的方向，是教学的突破点。

　　四、通过类比联想、形象思维找到可能的原因

　　老师提示学生：在日常生活中，有没有见过类似的无规则的移动？

　　有学生回答：当电影院电影结束通过拥挤的大门时，人会不由自主地前后左右移动。

　　老师进一步提问：原因是什么？

　　生答：四周推动的不规则性。

　　师问：微粒的不规则移动是否有这种可能？

　　让学生认真阅读课本结论，充分想象和讨论这种可能。

　　有学生提问：我们怎么也看不见分子在运动和碰撞啊？

　　师答：分子太小，肉眼看不见，同时速度也很快。

　　结论：布朗运动由分子的不规则碰撞引起。反过来，布朗运动实验证明了分子不是静止不动的，而是永不停息地做无规则运动。

　　课后思考：1、浮力的本质是什么？

　　2、大的物体为何不做布朗运动？

　　与传统教学相比，本文对布朗运动这一节的教学目标、教学重点、教学过程作了较大的修改，使学生体验了科学创新的多个环节，对学生创新能力的提高有着多方面的作用。当然，这样的尝试，难免还有不完美之处，请各位同仁不吝指教。

　　参考文献：

　　[1]黄钊.玩具激光器在薄膜干涉和布朗运动实验中的巧用，物理实验，2005(1)

　　[2]王秀珍.实验设计让学生的思维张开翅膀[J].中学物理教学.2009(12)

　　[3]陈英水.创新思维培养策略的研究与实践[J].中学物理教学.2009(09)

　　宣锋