利用物理實(shí)驗(yàn)，提升創(chuàng)新能力

張萬鵬

【摘要】實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的主要手段，也是物理學(xué)習(xí)的有效方式。在高中物理教學(xué)中非常注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，尤其是實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性教學(xué)，既有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，喚起他們探究的欲望，幫助學(xué)生扎實(shí)理解和掌握物理基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，更能有效培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、實(shí)踐操作力和任務(wù)執(zhí)行力，尤其是創(chuàng)新意識(shí)的養(yǎng)成，不僅對(duì)于學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)非常重要，對(duì)于以后的發(fā)展也具有非凡意義。因此，高中物理教學(xué)必須要發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)，養(yǎng)成求真求實(shí)、批判質(zhì)疑、探索創(chuàng)新、客觀嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

【關(guān)鍵詞】高中物理? 實(shí)驗(yàn)? 創(chuàng)新能力

【中圖分類號(hào)】G633.7 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）21-0173-01

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而實(shí)驗(yàn)則是驗(yàn)證物理原理，揭示物理規(guī)律的樸實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。正如我國著名物理教育家、蘇州大學(xué)朱正元教授所說：“千言萬語說不清，一看實(shí)驗(yàn)就分明?！睂?shí)驗(yàn)就是物理語言的最佳表述方式，許多言語不易表述的概念，一個(gè)物理現(xiàn)象就可以讓學(xué)生恍然大悟，還有一些晦澀拗口的規(guī)律，記憶千遍不理解，一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)就可以有效降低理解難度，幫助學(xué)生快速掌握。實(shí)驗(yàn)還是當(dāng)前高考考查的重點(diǎn)，每年都有接近一半的題型來自物理實(shí)驗(yàn)，其中超過30%為創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。因此，教師不僅要教會(huì)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)方法，還有培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探究精神，從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)異同，分析問題和解決問題，逐步提升學(xué)生的物理知識(shí)應(yīng)用能力。

一、當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新存在的問題分析

高中階段學(xué)生本身學(xué)習(xí)任務(wù)就比較重，而且很多學(xué)校都沒有開設(shè)專門的物理實(shí)驗(yàn)課程，所以實(shí)驗(yàn)基本都需要從理論教學(xué)中擠出時(shí)間，加之物理的很多實(shí)驗(yàn)操作起來難度較高，很多時(shí)候一節(jié)課可能都做不出應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;還有很多實(shí)驗(yàn)對(duì)器材的要求較高，學(xué)校在這方面的配置不足;更有許多學(xué)生實(shí)驗(yàn)意識(shí)不夠，上實(shí)驗(yàn)課基本在吵吵鬧鬧中度過，這就導(dǎo)致當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多問題，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新更無從談起，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，成績(jī)壓力大，實(shí)驗(yàn)開展課時(shí)受限。高中物理的知識(shí)模塊相對(duì)分散，在有限的時(shí)間內(nèi)完成知識(shí)教學(xué)已經(jīng)非常緊迫，很多教師單純從做題層面考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，因而物理實(shí)驗(yàn)逐步變成了口頭實(shí)驗(yàn)，講原理、背重點(diǎn)、做易錯(cuò)點(diǎn)，成了物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的基本模式，實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新便成了無源之水。

第二，教學(xué)觀念落后，創(chuàng)新意識(shí)盡失。很多教師為了幫助學(xué)生快速完成實(shí)驗(yàn)，在理論課堂上已經(jīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本過程進(jìn)行了講課，實(shí)驗(yàn)上學(xué)生只需按部就班來操作，以完成實(shí)驗(yàn)為考核的唯一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生缺乏應(yīng)有的創(chuàng)新和引導(dǎo)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)逐步消失。

第三，學(xué)生學(xué)習(xí)上缺乏主體意識(shí)，動(dòng)手能力不強(qiáng)。很多學(xué)生對(duì)于教師布置的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)任務(wù)置若罔聞，實(shí)驗(yàn)課堂上對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程缺乏應(yīng)有的思考，只是按部就班來操作，還有很多學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)論如何得出都缺乏真正理解，實(shí)驗(yàn)操作過程中不知所措，給實(shí)驗(yàn)意識(shí)養(yǎng)成和觀念創(chuàng)新帶來很大負(fù)面影響。

物理是在實(shí)驗(yàn)室中逐步發(fā)展壯大的一門學(xué)科，尤其是當(dāng)前在高新技術(shù)支持之下的物理科研單靠理論已經(jīng)無法完成，甚至要經(jīng)過千百次的嘗試和實(shí)驗(yàn)，也未必能夠取得理想的效果。但是實(shí)驗(yàn)過程中的一些重大發(fā)現(xiàn)，不僅對(duì)于物理學(xué)科本身具有重要意義，而且在化學(xué)、生物、計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)、建筑等很多領(lǐng)域都具有非常重要的應(yīng)用意義。實(shí)驗(yàn)的過程來不得半點(diǎn)虛假，必須一絲不茍把創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的原理、方法、步驟等各項(xiàng)活動(dòng)安排得井井有條，才可以順利開展實(shí)驗(yàn)。

二、利用物理實(shí)驗(yàn)，提升創(chuàng)新能力

1.幫助學(xué)生樹立實(shí)驗(yàn)意識(shí)

物理課本的很多內(nèi)容都是來自于實(shí)驗(yàn)的推導(dǎo)或者實(shí)驗(yàn)結(jié)論，在教學(xué)的過程中教師不要直接要求學(xué)生對(duì)物理概念進(jìn)行正確解讀，而是要鼓勵(lì)學(xué)生想一想這個(gè)概念從哪里來。一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)可以不用在課內(nèi)進(jìn)行，讓學(xué)生通過興趣小組，討論分析，在自主實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)新的概念的建立和理解，使學(xué)生少發(fā)生“想當(dāng)然”的錯(cuò)誤。

以“圓周運(yùn)動(dòng)”為例，小球能夠順利過頂點(diǎn)都需要滿足哪些條件？這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以很簡(jiǎn)單的就地取材，一塊小石子、一個(gè)紙團(tuán)、一根線、一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)就可以鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)此進(jìn)行探究。學(xué)生分析的結(jié)果可能不是非常正確，考慮得也可能不太全面，但是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生會(huì)觀察小球運(yùn)動(dòng)速度的變化，線擺長(zhǎng)度對(duì)小球運(yùn)動(dòng)的影響，這樣一些淺層的發(fā)現(xiàn)也足以讓學(xué)生興奮半天，學(xué)習(xí)的熱情大為高漲。

2.指導(dǎo)學(xué)生開展一些趣味安全的探究性實(shí)驗(yàn)

課本實(shí)驗(yàn)給了學(xué)生很多正確的物理實(shí)驗(yàn)操作思路，例如實(shí)驗(yàn)中要設(shè)置對(duì)照組，數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)要多次測(cè)量請(qǐng)平均值等，這些實(shí)驗(yàn)思路的掌握不僅是要幫助學(xué)生應(yīng)付考試，教師還有再此基礎(chǔ)上指導(dǎo)學(xué)生開展一些有趣并且安全的探究性實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)物理學(xué)習(xí)的樂趣。

譬如，學(xué)習(xí)電磁學(xué)的相關(guān)知識(shí)部分，可以讓學(xué)生自己組裝小收音機(jī)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)相對(duì)比較容易，器材成本也相對(duì)較低，在組裝的過程中學(xué)生不僅可以復(fù)習(xí)電路的相關(guān)知識(shí)，還會(huì)對(duì)電磁學(xué)的原理更感興趣。完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)之后，教師可以指導(dǎo)學(xué)生在自制電動(dòng)機(jī)模型，小型直流電動(dòng)機(jī)依靠通電電流在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力而使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來，既然永動(dòng)機(jī)不可能，那么它如何實(shí)現(xiàn)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。帶著這樣的心情，讓學(xué)生以一塊欽磁鐵、一節(jié)干電池、一個(gè)寬橡皮筋、兩個(gè)別針、一塊砂布、一個(gè)漆包線繞成的線框?yàn)椴牧希囍约褐谱麟妱?dòng)機(jī)。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中掌握換向器的作用，鼓勵(lì)學(xué)生改變其中的條件，將漆包線漆皮磨掉，做一下對(duì)比實(shí)驗(yàn)，自主發(fā)現(xiàn)線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的奧秘?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)商城上還有許多趣味物理實(shí)驗(yàn)的素材，教師可以鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生自主購買和實(shí)驗(yàn)，切身體會(huì)科學(xué)家在解決技術(shù)難題的瓶頸和問題解決的快感。

3.從解題出發(fā)嘗試另辟蹊徑

很多學(xué)生覺得自己不具備實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的思維，很多實(shí)驗(yàn)完全不知該從哪個(gè)角度創(chuàng)新，針對(duì)這種情況，教師可以讓他們從做題中尋找靈感。在試卷上出現(xiàn)的很多題目都是在課本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做的改動(dòng)或拓展，教師可以指導(dǎo)學(xué)生從正確解答題目出發(fā)，尋找試題與課本實(shí)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)性，立足知識(shí)導(dǎo)向，轉(zhuǎn)向深度學(xué)習(xí)。

例如試題中出現(xiàn)的題目有的是對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的考查，改變其中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)器材，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論會(huì)如何變化;有的是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的考查，在原來實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步。譬如平拋運(yùn)動(dòng)不考查小球落地距離的變化，而是問小球落地瞬間的運(yùn)動(dòng)方向、動(dòng)能等的變化。再比如彈性實(shí)驗(yàn)中，如果撤掉彈簧，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)如何發(fā)生改變。

結(jié)語：

高中階段對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)意識(shí)的培養(yǎng)必須要從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)入手，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的實(shí)驗(yàn)精神。物理基于實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)又貴在創(chuàng)新，在此基礎(chǔ)上學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力、邏輯思維能力都會(huì)飛快進(jìn)步，這比學(xué)生記誦多少實(shí)驗(yàn)原理都更有意義。實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性教學(xué)，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，更是在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展，不斷完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

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