《中学物理教学设计》课程中培养师范生创新能力的初步探索

姜 静

(青岛大学物理科学学院，山东 青岛 266071)

培养师范生学科教学设计能力和创新能力是高师培养目标的重要组成部分；中学物理教学设计中存在许多需要创新之处(可称为创新点).因此在《中学物理教学设计》课程教学中，将培养教学设计能力与培养创新能力相结合具有极大的可能性和必要性.此外，在这些创新点上进行创新，对于促进中学物理课程改革的深入也具有非常重要的现实意义.为了在《中学物理教学设计》课程教学中将这两种能力的培养有机结合，本文提出了物理教学设计中创新性问题解决模式.

1 理论基础和实施条件

物理教学设计中创新性问题解决模式由理论基础、目标、程序和条件构成一个有机系统.该模式的理论基础是：创造性思维与创新方法的理论[1]、高等教育心理学中关于问题解决以及创造力培养的学说[2，3]以及中学物理教学设计的理论.该模式的特点是：强调使学生运用创造性思维及创新方法，创造性解决物理教学设计中具有创新点的问题，在培养物理教学设计能力的同时培养创新能力.该模式要求师范生经历创造性物理教学设计活动；运用物理教学设计理论，培养物理教学设计能力；运用创造性思维和创新方法，培养创新能力.该模式的实施条件是：物理教学设计的作业要具有明显的创新空间，能够找到明确的创新点；学生已初步学习过一般教育教学理论、物理课程与教学理论，学生已经学过或当前正在学习的是中学物理教学设计以及关于创造和创新的基本理论.

2 操作程序

2.1 提出问题、激发动机

首先由教师或学生提出某一中学物理教学中存在创新点的问题，把它作为教学设计的作业；其次,明确创新要求.教师引导学生准确定位教学设计中的创新点并向学生提出该教学设计的创新性要求；最后，利用强化.告知学生本作业成绩将作为阶段测验成绩，并且主要将创新性解决问题的水平作为评分依据.如此，使学生的物理教学设计活动中所要解决的问题成为没有现成答案的，需创造性解决的问题.例如《“飞机的升力”(初中物理)》，根据学情分析知“机翼上方气体的流速大于下方气体的流速”是个教学难点，造成难点的原因是：难以给初中生证明从机翼首端分开的两股气流同时到达机翼的尾端.目前鲜有能很好地突破这一难点的教学设计，教师就可以提出这一具有创新点的问题作为教学设计作业.

2.2 收集资料，训练批判性思维.

教师引导学生利用各种可靠渠道收集所选定教学设计作业的已有教学设计，进行研读，运用批判性思维，找到其中的不足.例如，从期刊和网络上收集了关于“飞机的升力”的教学设计若干份，引导学生仔细审视，运用逻辑思维和批判性思维[1]发现了共同的、明显的不足：在得出“机翼上方空气流速大于下方”这一结论的过程中存在逻辑断点，即没有证明“机翼上方空气和下方空气是在相同时间内通了机翼”.

2.3 进行创新训练，创造性解决问题.

引导学生运用发散思维和聚合思维，同时综合运用其它各种创造性思维和创造方法，鼓励学生大胆提出尽可能多的创新方案，检验各种创新方案，选取最优方案有效解决教学设计中需要创新的问题.例如，针对上述”飞机的升力“教学中“机翼上方空气流速大于下方”这一教学难点，学生的创新经历了横向思维和纵向思维两个阶段的循环.

横向思维阶段：想出各种直接证明飞机机翼上方空气流速大于下方的办法.纵向思维阶段：欲证明飞机机翼上方空气流速大于下方，可先证明从飞机机翼首端分开的两股气流同时到达尾端.如果问题仍得不到很好的解决，则重复以上两个阶段.下面展开说明.

训练横向思维，践行创新方法.为了证明“机翼上方空气流速大于下方”，学生运用了发散思维和头脑风暴法等创造性思维及创造方法，设想的创新演示实验方案有：① 把机翼上方和下方贴上纸条，用吹风机自机翼首端向尾端吹风，哪边纸条动的较快哪边气体流速较大；② 把机翼上方和下方插上小风车，用吹风机自机翼首端向尾端吹风，哪边风车转动的较快哪边气体流速较大；③ 用吹风机自机翼首端向尾端吹动烟雾，烟雾被机翼分为上下两股，哪股烟雾运动的较快那边空气流速较大.其间学生用到了形象思维(想象烟雾或水雾的运动轨迹)、类比型创新方法(将水雾中的小水滴类比为空气分子、将烟雾中的微粒类比为空气分子)等创造性思维及创新方法.引导学生进行上述方案的实验，并运用聚合思维检验所有的方案，发现三个方案实验现象均不明显，达不到期望效果.于是转而训练纵向思维.

训练纵向思维：引导学生运用纵向思维转换实验思路及教学逻辑，将证明“机翼上方空气流速大于下方”转换为证明“气流从机翼首端分为两股同时到达尾端”.

接下来，在证明“气流从机翼首端分为两股同时到达尾端”的实验创新中，再训练横向思维，践行创新方法.引导学生运用横向思维、头脑风暴法等创新方法，设想出的创新实验方案有：④ 用吹风机自机翼首端向尾端吹动烟雾模拟气流，观察到烟雾被机翼分为上下两股并同时到达机翼尾端；⑤ 用喷雾器自机翼首端向尾端喷雾模拟气流，水雾被机翼分为上下两股并同时到达机翼尾端；⑥ 用两个喷雾器(分别装有红、蓝色液体)同时在机翼上、下方分别自机翼首端向尾端喷雾，在机翼尾端竖直放置一个白板承接喷雾，机翼上、下方的两股不同颜色的喷雾同时到达机翼尾端，同时落在白板上；⑦ 将⑥中的机翼加长，有可能克服实验现象转瞬即逝的缺点；⑧ 在⑥、⑦的基础上，同时对通过机翼的喷雾或烟雾进行录像，然后用慢放功能播放，有可能更加明显地观察到水雾或烟雾被机翼分为上下两股并同时到达机翼尾端；还可以利用频闪照相显示两股水雾或烟雾的运动轨迹；其间学生运用的创造性思维与创新方法还有和田十二法(加一加：装红色液体的喷雾器+装蓝色液体的喷雾器+白板；扩一扩：加长机翼)、缺点列举法(列举机翼上、下方的两股不同颜色的雾同时到达机翼尾端不明显、转瞬即逝等缺点)等.

引导学生进行上述方案的实验，根据实验效果，运用聚合思维检验所有的方案，发现方案⑧效果较好.然而为了找到更好的方案，还可以再继续下一轮创新.

2.4 评价与反馈

按照“教学理念与目标”、“教学内容”、“教学过程与方法”、“创新”五项一级指标对学生的物理教学设计作业进行定量、定性的评价，包括学生自评、学生团队互评以及教师评，并将评价结果反馈给学生.

3 总结

物理教学设计中“创新性问题解决模式”以中学物理教学设计中具有创新点的问题做为切入点，把训练创造性思维、运用创新方法、培养创新能力与培养中学物理教学设计能力结合起来，使学生的中学物理教学设计过程成为创造性问题解决过程，实现了高师教育类课程教学与创造、创新教育的有机统一.笔者在高师本科以及教育硕士《中学物理教学设计》课程教学中，在指导本科生和教育硕士参加各级物理教学技能大赛、自制教具与设计实验展评[4]的过程中进行了几轮实验，证明了该模式具有很好的可行性和实效性.