探討新課程下高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的意義

【摘 要】物理實(shí)驗(yàn)，是我們進(jìn)行物理教學(xué)的一個(gè)重要手段。無論物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，還是物理理論的驗(yàn)證，都要靠實(shí)驗(yàn)。故教學(xué)上對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新意識(shí)、小組合作交流的能力、積極探索實(shí)驗(yàn)的精神，具有重要的實(shí)際意義。讓學(xué)生學(xué)會(huì)判斷實(shí)驗(yàn)的誤差來源分析，利用已知的實(shí)驗(yàn)器材，能做到獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)的精髓。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；新課程；高中物理

在新課程大背景下，物理作為一門重要的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它與社會(huì)生活聯(lián)系緊密，是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)。在物理學(xué)中，每個(gè)規(guī)律，概念，公式，定律的發(fā)現(xiàn)，都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。物理實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)是物理課程教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是學(xué)生理解基礎(chǔ)知識(shí)，形成基本技能，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生興趣，樹立科學(xué)思想，形成科學(xué)態(tài)度所不可或缺的。可見物理實(shí)驗(yàn)是我們達(dá)到教學(xué)目的的一個(gè)重要手段。因?yàn)闊o論物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，還是物理理論的驗(yàn)證，都要靠實(shí)驗(yàn)。故教學(xué)上對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新意識(shí)、小組合作交流的能力、積極探索實(shí)驗(yàn)的精神，具有重要的意義。

一、將探究性實(shí)驗(yàn)融入教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，以類似科學(xué)研究的方式，去主動(dòng)獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問題的一種學(xué)習(xí)活動(dòng)。探究性學(xué)習(xí)的一個(gè)重要特征就是主動(dòng)性。在現(xiàn)在教學(xué)中，很大一部分教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)，已經(jīng)把實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都事先告知學(xué)生，這樣的實(shí)驗(yàn)只是讓學(xué)生在老師的指引下，按照教師的思路進(jìn)行一些規(guī)律的驗(yàn)證。這樣的實(shí)驗(yàn)效果可想而知，學(xué)生只能對所做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察和了解，并不能掌握，好一些的學(xué)生可能會(huì)懂得實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，但沒辦法培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的本領(lǐng)，探究實(shí)驗(yàn)本質(zhì)的積極意識(shí)，也忽視了對實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)興趣，對待實(shí)驗(yàn)態(tài)度的培養(yǎng)。所以我們在教學(xué)中要突出學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師應(yīng)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓學(xué)生積極參與其中，動(dòng)手動(dòng)腦，要發(fā)掘物理實(shí)驗(yàn)中巧妙的構(gòu)思和方法，以不同時(shí)期教學(xué)實(shí)驗(yàn)為依托，拓寬其思路，挖掘其內(nèi)在聯(lián)系，通過形式多樣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，創(chuàng)新能力。

二、對實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力

我們可以通過一些自制實(shí)驗(yàn)儀器，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的原理，實(shí)驗(yàn)的要求，讓學(xué)生感受從70年代到現(xiàn)在物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)改良，讓學(xué)生學(xué)會(huì)判斷實(shí)驗(yàn)的誤差問題，從而做到獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)的精髓。

例如：平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究是高中物理中一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，新課標(biāo)要求：①設(shè)法描繪某物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡；②通過軌跡研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（包括判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線，計(jì)算平拋物體的初速度）?；诖?，我們可以論自制實(shí)驗(yàn)裝置來滿足上述要求（如右圖1），和同類平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器相比還具有制作簡單、操作方便、實(shí)驗(yàn)誤差小等優(yōu)點(diǎn)，可方便地讀取坐標(biāo)數(shù)，然后描繪小球作平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。避開了在平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡上量取每隔相等時(shí)間鋼球所到達(dá)的位置的麻煩。

所以在教學(xué)中要注重思維意識(shí)的培養(yǎng)，讓學(xué)生能從所提供的物理器材入手，設(shè)計(jì)試驗(yàn)，或者讓學(xué)生從所要做的試驗(yàn)入手選擇一些可用的器材，這樣就不會(huì)局限于所提供的一些東西，學(xué)生就會(huì)學(xué)會(huì)找一些試驗(yàn)器材的替代品，便于學(xué)生深入理解和掌握好試驗(yàn)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，也能提高學(xué)生的思維意識(shí)，激發(fā)學(xué)生對試驗(yàn)的樂趣。

三、對實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生分析對比的能力

提供的實(shí)驗(yàn)器材，利用所學(xué)知識(shí)，稍加改變，便可以做不同的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹＿@對于學(xué)生來說，對于器材的分析對比的能力提高了很大的一個(gè)層次，激發(fā)學(xué)生對器材應(yīng)用的思考，對實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡纳钊肓私狻＿@種啟發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的思考，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

例如：用“伏安法”測量電阻的實(shí)驗(yàn)中，電流表可以來測量回路中的電流，電壓表可以測量電阻兩端的電壓，那能不能用電壓表來測量電流，用電流表來測量電壓呢？很顯然，只要把電壓表并一個(gè)小電阻，電流表串個(gè)大電阻就能達(dá)到這要求。

四、改變實(shí)驗(yàn)條件，培養(yǎng)學(xué)生靈活變通應(yīng)用知識(shí)的能力

在高中物理實(shí)驗(yàn)過程中，有時(shí)候因?yàn)樘峁┢鞑牟蛔?，有時(shí)候因?yàn)橥饨缫蛩氐挠绊?，?dǎo)致如果按照原方案實(shí)驗(yàn)無法得到結(jié)果。這就要求學(xué)生能靈活利用掌握的原理知識(shí)，改變實(shí)驗(yàn)條件，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案，處理好相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而達(dá)到同樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

例如：在 “單擺測量重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，如把質(zhì)量均勻規(guī)則的小球換成無規(guī)則的石塊，石塊的半徑就無法測量，這樣就沒法得到擺長，這樣還能用來測量重力加速度嗎？在這種情況下，由于“單擺長度”的不確定性，實(shí)驗(yàn)條件的變化，我們可以把數(shù)據(jù)的處理進(jìn)行改變，這樣仍能得到準(zhǔn)確結(jié)果。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)法測出擺線的長度L，并假設(shè)石塊的有效半徑為X，由公式T=2π可得，只要改變幾次L的長度，測出對應(yīng)的T，利用上式聯(lián)立解方程組，即可求得g；還可以利用作圖的方式來進(jìn)行求解，取不同的擺長L，“描點(diǎn)法”便可求出g。用這兩種方法測量得到的結(jié)果跟精確測量擺長所得到的結(jié)果是相同的。

五、多種方式處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納總結(jié)的能力

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法有很多，例如列表法，圖像法，解析法，等效替代法等等。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理中，數(shù)據(jù)的收集方法可以有多種形式，處理恰當(dāng)同樣可以得到相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這也是對實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新。這能培養(yǎng)學(xué)生歸納整理數(shù)據(jù)的能力，認(rèn)知實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)。

例如：在“測定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn)中，我們是使用量角器量出入射角和折射角，利用三角函數(shù)關(guān)系表格查詢出對應(yīng)的值，進(jìn)而算出折射率n。然而在實(shí)驗(yàn)過程中，無法利用三角函數(shù)表查得相關(guān)數(shù)值的話，那怎么得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來求解n呢？這時(shí)候我們可以采用米尺量出入射角和折射角中所對應(yīng)的各邊的長度，利用數(shù)學(xué)幾何知識(shí)，可求得對應(yīng)入射角和折射角的正弦值，這樣便可求得n。

六、總結(jié)

高中物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有很大的作用，我們在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)采用不同的手段。引導(dǎo)學(xué)生深入研討教材，分析書本里的基本實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)對比研究，從中發(fā)現(xiàn)問題所在，并能提出解決問題的方法，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證結(jié)論的正確性。物理實(shí)驗(yàn)，從某種意義上說，都是一種特殊的、直觀的實(shí)踐，學(xué)生在親自動(dòng)手參與完成實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過程中，思維異?；钴S，學(xué)習(xí)欲望高，參與意識(shí)強(qiáng)，都迫切地希望通過自己的努力得到問題的答案。通過實(shí)驗(yàn)，不僅有效地幫助學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理知識(shí)，更重要的是通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，分析和解決實(shí)驗(yàn)中的存在的問題，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，能夠讓學(xué)生從多方面多角度來改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，為獲得實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，可通過各種途徑方法去進(jìn)行嘗試。這樣能讓所學(xué)知識(shí)學(xué)以致用，還可以開發(fā)智力，提高探索物理問題的興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉貴興.《創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)》.上海教育出版社，2007-2-1.

[2]朱永新，楊樹兵.《創(chuàng)新教育論綱》.《教育研究》，1999.8.25.

[3]王棣生.《中學(xué)物理創(chuàng)新教法———實(shí)驗(yàn)改革指導(dǎo)》.學(xué)苑出版社，2002.8G-90.

[4]林崇德.《學(xué)習(xí)與發(fā)展》.北京教育出版社，2008年第一期.

作者簡介：

劉海鵠（1984～ ），男，福建省三明市人，物理教育學(xué)本科生，現(xiàn)為三明市第九中學(xué)教師。