基于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

賀向向 李衛(wèi)東 劉艷峰

【摘要】在新課程目標(biāo)下，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成為我國(guó)教育發(fā)展的目標(biāo)，而提升科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵是培養(yǎng)創(chuàng)新能力?；谖锢硎且婚T(mén)實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，文章從改常規(guī)演示實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新型演示實(shí)驗(yàn)、善用自制教具、拓展課外實(shí)驗(yàn)等方面出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，進(jìn)而體現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)策略

物理自古就有“美學(xué)”的著稱，比如物理公式有對(duì)稱美，物理實(shí)驗(yàn)有現(xiàn)象美。而在物理學(xué)中，不論是概念的形成、公式的建立還是定律的發(fā)現(xiàn)，都建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，因此物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的靈魂。要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，首先要將學(xué)生置于實(shí)驗(yàn)中，從物理實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)自然規(guī)律，發(fā)現(xiàn)物理學(xué)之美，從而激起學(xué)生的求知欲；其次在實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)展學(xué)生動(dòng)手、觀察、鉆研等各方面的能力，進(jìn)而體現(xiàn)物理教學(xué)是使學(xué)生獲得科學(xué)方法的重要途徑。

一、物理實(shí)驗(yàn)的分類

物理教學(xué)中主要有如下幾類實(shí)驗(yàn)：演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)小實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)主要是以教師為操作者的表演示范實(shí)驗(yàn)，它主要是把所研究的物理現(xiàn)象通過(guò)物理模型呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，并結(jié)合教師的講授幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象和透過(guò)現(xiàn)象更好地理解物理概念等。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，顧名思義是以小組為單位的學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自主完成的實(shí)驗(yàn)，主要是為了發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體作用，并給予學(xué)生自我探索的機(jī)會(huì)。與演示實(shí)驗(yàn)相比，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)更注重學(xué)生的主體性，并通過(guò)主動(dòng)探究更好地激發(fā)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)。課內(nèi)小實(shí)驗(yàn)主要是穿插在課堂中的一些小實(shí)驗(yàn)，根據(jù)教學(xué)的需要選擇不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，在教師的講解下由學(xué)生自行完成，有利于克服傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)程中“教師滿堂灌”的現(xiàn)象，在整節(jié)課中多是為了發(fā)揮學(xué)生的主體作用。課外實(shí)驗(yàn)是在課后由學(xué)生自行完成的實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)可以拓寬學(xué)生的視野，開(kāi)發(fā)學(xué)生的思維，同時(shí)也可以讓學(xué)生將課堂中所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中。

二、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的策略

（一）改常規(guī)演示實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新型演示實(shí)驗(yàn)

在整個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，雖然可以將一些抽象的物理現(xiàn)象具體化，但是給予學(xué)生參與的機(jī)會(huì)太少，在一定程度上忽視了學(xué)生的主體地位，削弱了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師應(yīng)該將學(xué)生看作整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的“導(dǎo)演”。例如，在“彈力和形變”一節(jié)中，為了觀察物體的彈性形變，課本上設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)往往都是比較常規(guī)的以彈簧作為實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這在一定程度上束縛了學(xué)生的思維，一旦在實(shí)驗(yàn)中將彈簧替換為其他實(shí)驗(yàn)器材，比如石頭、玻璃等時(shí)，學(xué)生覺(jué)得就會(huì)難以下手。為了培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生跳出常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上獨(dú)立思考，進(jìn)而大膽地創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。以下是對(duì)生活中的常見(jiàn)物體——玻璃瓶是否發(fā)生形變的實(shí)驗(yàn)探究。

實(shí)驗(yàn)裝置：選用圓形截面的大玻璃瓶，在墨水瓶瓶口加接細(xì)孔徑約為三毫米的玻璃管。

實(shí)驗(yàn)的操作步驟：分別沿瓶的短軸方向和長(zhǎng)軸方向向內(nèi)擠壓玻璃瓶。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：沿水平軸方向擠壓時(shí)，可以觀察到玻璃管中的液柱上升；沿垂直軸方向擠壓時(shí)，可以觀察到玻璃管中的液柱下降。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：玻璃瓶也會(huì)發(fā)生形變。

實(shí)驗(yàn)啟發(fā)：我們之所以有玻璃不會(huì)發(fā)生形變的錯(cuò)誤觀念，是由于玻璃屬于不易觀察的物體，但我們不能因?yàn)樗灰子^察而錯(cuò)誤地將它歸為不能發(fā)生形變的物體。事實(shí)上所有物體都會(huì)發(fā)生形變，只是有的形變不易觀察。對(duì)于形變不明顯的物體，我們應(yīng)該大膽地實(shí)施創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。上述實(shí)驗(yàn)中的玻璃瓶就屬于形變不明顯的物體，通過(guò)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，能很直觀地將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展現(xiàn)在學(xué)生面前。學(xué)生跳出課本中常規(guī)的實(shí)驗(yàn)，利用生活中常見(jiàn)的物體設(shè)計(jì)易操作的實(shí)驗(yàn)，更好地解釋了生活中的物理現(xiàn)象。這種方式有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)拓學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

（二）善用自制教具，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

知識(shí)與技能并重在素質(zhì)教育的當(dāng)下是至關(guān)重要的。要培養(yǎng)創(chuàng)新技能，應(yīng)該從學(xué)生的探究能力出發(fā)，而自制教具恰屬于探究性實(shí)驗(yàn)，它可以很好地凸顯學(xué)生的創(chuàng)新能力與對(duì)物理知識(shí)的探究能力。例如：對(duì)感應(yīng)電流方向的探究，教師可以先組織學(xué)生分組設(shè)計(jì)課本中常規(guī)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)觀察電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向來(lái)讓同學(xué)們形象地觀察感應(yīng)電流的方向，進(jìn)而根據(jù)自己觀察到的現(xiàn)象嘗試自行總結(jié)楞次定律的概念以及規(guī)律。緊接著鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行大膽的猜想。例如，是否可以用其他的器材替代電流計(jì)，比如二極管？怎樣通過(guò)正反向二極管的亮暗來(lái)判斷感應(yīng)電流方向？猜想之后，鼓勵(lì)學(xué)生利用課堂中提供的實(shí)驗(yàn)器材（銅線、導(dǎo)線、兩個(gè)二極管、磁鐵）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)前一定要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)一些需要注意的事項(xiàng)：兩個(gè)二極管是否并聯(lián)接入電路？并聯(lián)的兩個(gè)二極管是否正確接入電路？磁鐵是否足夠強(qiáng)？然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)以上示例可知，自制教具是建立在教師對(duì)教材的深入理解、對(duì)學(xué)生的學(xué)情分析以及對(duì)教學(xué)過(guò)程精心設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的有型產(chǎn)物。它的主要優(yōu)點(diǎn)是將現(xiàn)代教學(xué)模式融入其中，使實(shí)驗(yàn)更加新穎。自制教具的過(guò)程是一個(gè)滲透創(chuàng)新思維的創(chuàng)新過(guò)程，這就對(duì)學(xué)生有一定的要求：實(shí)驗(yàn)前要明確實(shí)驗(yàn)的原理，熟悉實(shí)驗(yàn)器材的組成結(jié)構(gòu)，弄懂儀器的作用，還要對(duì)教材原型實(shí)驗(yàn)滾瓜爛熟。在滿足這些要求的基礎(chǔ)上通過(guò)“一物多用、廢物利用、借物它用”的方式對(duì)教材原型實(shí)驗(yàn)不斷地創(chuàng)新，進(jìn)而開(kāi)拓學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（三）注重課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)并不斷拓展課外實(shí)驗(yàn)

課內(nèi)、課外物理實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了創(chuàng)新教育的大環(huán)境。在課堂教學(xué)中，教師可以利用課內(nèi)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟練掌握所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn)的延伸與拓展，帶領(lǐng)他們將生活中的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)與物理相結(jié)合，從而使生活與物理一體化。比如，為學(xué)生布置課后小實(shí)驗(yàn)：測(cè)量放學(xué)回家后回家行走的路程，利用身邊的物體制作簡(jiǎn)易的望遠(yuǎn)鏡，根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)以及生活中常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)磁生電的實(shí)驗(yàn)等等，并且要求學(xué)生寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。通過(guò)這樣的方式可以開(kāi)拓學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

三、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫穿著物理教學(xué)的全過(guò)程，其中蘊(yùn)含著許多創(chuàng)新思維，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。將常規(guī)實(shí)驗(yàn)改為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)，可以通過(guò)自制教具來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。以上這些策略對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力至關(guān)重要，同時(shí)也為我國(guó)素質(zhì)教育的發(fā)展起到了很好的推動(dòng)作用。但考慮到某些偏遠(yuǎn)地區(qū)條件有限，還需加大對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的提供力度，這樣才能使創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更加顯著。

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