物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

陳愛永

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中占有重要的地位。在中學(xué)的各門課程中,物理課在提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)方面起著無(wú)可替代的作用,實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中更是占有著重要的地位?，F(xiàn)代理科教學(xué)的一個(gè)重要的特征是從強(qiáng)調(diào)知識(shí)內(nèi)容向獲取知識(shí)的科學(xué)過程的轉(zhuǎn)變,從單純積累知識(shí)向探求知識(shí)的轉(zhuǎn)變。重視科學(xué)過程構(gòu)成了現(xiàn)代理科教學(xué)的基本原則,如何培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力成為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要探索課題,也是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的發(fā)展趨勢(shì)。

一、演示實(shí)驗(yàn)——“自主”

傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)是教師做,學(xué)生看。學(xué)生由于缺少“參與”意識(shí),往往調(diào)動(dòng)不起積極性,發(fā)揮不了主體作用,獨(dú)立操作能力及創(chuàng)造力難以得到充分培養(yǎng)。變演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn),就是教師啟發(fā)、指導(dǎo)學(xué)生,將演示的過程轉(zhuǎn)化為學(xué)生自己獨(dú)立地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)去探求知識(shí)或獲取必要的感性知識(shí),從而自己得出結(jié)論的過程。這樣做不僅可以在課堂上增加學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)基本功的訓(xùn)練,而且可以通過實(shí)驗(yàn)探求知識(shí),獲取知識(shí)。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō),按照思維發(fā)展獲取新知識(shí)的過程,本身就是創(chuàng)造的過程。變演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn),增加的就是學(xué)生的創(chuàng)造體驗(yàn)。這種效果是單純的演示實(shí)驗(yàn)所不能達(dá)到的。

1.學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是讓學(xué)生考慮好實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理。在研究焦耳定律的演示?shí)驗(yàn)時(shí),筆者先向?qū)W生提出了這節(jié)課的課題:“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)”,怎樣才能看到電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的現(xiàn)象(要用到物理研究的轉(zhuǎn)換法)。學(xué)生經(jīng)過筆者的啟發(fā)、引導(dǎo),再經(jīng)過認(rèn)真思考,自愿組合的小組討論,設(shè)計(jì)出不同的方案,有的方案效果特別好。例如:有的學(xué)生取兩根阻值不同的電阻絲,在電阻絲上分別用凡士林粘上若干根火柴梗,通電后發(fā)現(xiàn)阻值較大的電阻絲上的火柴梗依次掉了下來(lái);有的學(xué)生讓燒瓶中的空氣受熱壓強(qiáng)增大,推動(dòng)管中的紅水柱移動(dòng);有的學(xué)生想到使木條吸收電熱升溫達(dá)到著火點(diǎn)而燃燒……這樣變限制性的演示實(shí)驗(yàn)為開放性探究性實(shí)驗(yàn),極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)和探究物理的積極性,培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)造性思維能力,學(xué)生自主探究能力得到了提升,學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念得到了實(shí)踐。

2.學(xué)生自主選制實(shí)驗(yàn)器材

學(xué)生設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案后,可以向?qū)嶒?yàn)室借一些儀器,還可以利用廢舊物品自制一些器材。如:一些學(xué)生把廢電爐絲制成電熱絲研究焦耳定律,把廢干電池中的鋅片取出做電極,制作水果電池;用廢棄的可樂瓶研究液體壓強(qiáng)與深度關(guān)系;用家里廢棄的花線與大鐵釘做成電磁鐵,研究電流的磁效應(yīng);用廢棄的薯片筒和薄膜紙模擬照相機(jī),等等。這樣學(xué)生不僅有效地利用了廢物,減少對(duì)環(huán)境污染,而且鍛煉了動(dòng)腦動(dòng)手的能力,更充分發(fā)揮了創(chuàng)新能力與實(shí)驗(yàn)構(gòu)建能力,開闊了視野,增長(zhǎng)了見識(shí)。

3.學(xué)生自主演示自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)

學(xué)生把實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出來(lái),都想主動(dòng)地把實(shí)驗(yàn)演示給同學(xué)觀摩,每個(gè)學(xué)生都希望得到同學(xué)的贊許而得到滿足成功感。當(dāng)演示實(shí)驗(yàn)成功時(shí),會(huì)得到同學(xué)的掌聲與敬慕;當(dāng)演示實(shí)驗(yàn)失敗時(shí),同學(xué)會(huì)伸出友誼之手,在精神上鼓勵(lì)他們,在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中輔導(dǎo)他們,在操作上幫助他們。學(xué)生演示的實(shí)驗(yàn)可以相互探討、相互磋商,相互學(xué)習(xí),從而達(dá)到共同成功、共同提高的效果。這樣做的好處之一:可以增加學(xué)生知識(shí)與情感的溝通與交流;之二:可以展示學(xué)生的成功喜悅感,樹立學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心;之三:可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力,數(shù)據(jù)處理能力,以及現(xiàn)象分析能力;之四:不僅可以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,而且可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)——“開放”

1.實(shí)驗(yàn)方法開放

以測(cè)導(dǎo)體電阻為例,在上課時(shí)筆者對(duì)學(xué)生講明實(shí)驗(yàn)?zāi)康?至于實(shí)驗(yàn)方法由各小組討論決定,并要求學(xué)生畫出相應(yīng)的電路圖。學(xué)生通過相互討論、研究后,設(shè)計(jì)了多種實(shí)驗(yàn)方法,如伏安法、伏阻法、安阻法、極端法等,一些學(xué)生還采用了單表間接的測(cè)量方法,大大提高了運(yùn)用知識(shí)的綜合能力,同時(shí)培養(yǎng)了發(fā)散思維和勇于創(chuàng)新的精神。學(xué)生主動(dòng)性學(xué)習(xí)與研究性學(xué)習(xí)的精神得到了充分發(fā)揮,在寬松和諧的氣氛中學(xué)到了知識(shí),在樂學(xué)環(huán)境中鍛煉了能力。

2.實(shí)驗(yàn)步驟與目的開放

在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中,筆者要求學(xué)生只帶課本進(jìn)入物理實(shí)驗(yàn)室,不帶實(shí)驗(yàn)報(bào)告手冊(cè)。在學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)前筆者只強(qiáng)調(diào)了各種電表的使用方法和注意事項(xiàng)。在實(shí)驗(yàn)過程中,有的學(xué)生用伏安法測(cè)電阻時(shí),分別用內(nèi)接法和外接法;有的學(xué)生還用該電路圖驗(yàn)證了影響電阻大小大的因素,取兩段橫截面積相同、長(zhǎng)度不同的鐵導(dǎo)線,或長(zhǎng)度相同而橫截面積不同的鐵導(dǎo)線,或長(zhǎng)度橫截面積相同的銅和鐵導(dǎo)線,分別測(cè)出它們的電阻并進(jìn)行分析。培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析問題的能力,實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)變能力,并熟練掌握了實(shí)驗(yàn)探究的方法(如控制變量法)。

3.實(shí)驗(yàn)歸納開放

在實(shí)驗(yàn)后筆者讓學(xué)生多角度、多層次深入細(xì)致地觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù),從而開放性地歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。如:有的小組分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出如下結(jié)論:A.伏安法測(cè)電阻時(shí),用內(nèi)接法測(cè)量值偏大,用外接法測(cè)量值偏小;B.多次測(cè)量,求平均值可減小誤差;C.影響電阻的因素除了長(zhǎng)度、橫截面積、材料外,還與溫度有關(guān)。通過以上幾個(gè)方面的歸納與總結(jié),學(xué)生培養(yǎng)了分析、概括實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力,還拓展了知識(shí)領(lǐng)域。

總之,在教學(xué)過程中,教師既要遵循“教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體”的教學(xué)規(guī)律,又要不斷加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為核心,注重培養(yǎng)學(xué)生的能力,不斷提升教學(xué)效果。