高中物理教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)探究

董麗君

摘要：本文從創(chuàng)新能力的基本要素——創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維和實踐能力、動手能力出發(fā)，論述了在中學(xué)物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑，以及在實驗教學(xué)中教師所應(yīng)采取的措施。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力;創(chuàng)新思維;探索性實驗;設(shè)計性實驗;素質(zhì)教育

目前，大多數(shù)高中物理教學(xué)中，教師多注重理論的教學(xué)，而不夠重視甚至忽視實驗教學(xué)，這關(guān)鍵是沒能真正認識到實驗教學(xué)在促進教學(xué)效果以及對學(xué)生發(fā)展能力方面的重要意義和作用。而實際上，在高中物理實驗教學(xué)內(nèi)容中蘊含著極其豐富的創(chuàng)新教育內(nèi)容，可以通過各種方式的實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。而培養(yǎng)創(chuàng)新能力正是現(xiàn)代所倡導(dǎo)的素質(zhì)教育的核心。因此，我們有必要對物理實驗教學(xué)的重要性加以論述，并著重談一下通過何種途徑才能在高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

我們首先應(yīng)該對創(chuàng)新能力有一個了解。創(chuàng)新能力是個人心理品質(zhì)和能力的復(fù)雜的、高水平的結(jié)合，其中主要的心理品質(zhì)和能力包含著——創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維和實踐能力、動手能力等基本要素。故此有必要先從這四方面入手，討論在高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑。

一、加強探索性實驗教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

探索性實驗是根據(jù)教材的特點和學(xué)生實際情況，在學(xué)生已有知識和初步具有實驗技能的條件下，由教師提出課題，在教師指導(dǎo)下，讓學(xué)生自己動手、動腦、在實驗中觀察現(xiàn)象，主動探索，然后得出物理規(guī)律的實驗方法。通過設(shè)計探索性實驗，可以把學(xué)生帶入科學(xué)探索情景中，讓學(xué)生在實踐中探索新知識，親身經(jīng)歷尋求并發(fā)現(xiàn)知識的過程，使他們的創(chuàng)新潛能得到開發(fā)，創(chuàng)新意識得以培養(yǎng)。有了創(chuàng)新意識，才能激發(fā)創(chuàng)新精神，產(chǎn)生積極的創(chuàng)新思維，從而引起學(xué)生探索和親自動手欲望，為創(chuàng)新提供了前提條件。具體說來可以通過以下兩種方式實現(xiàn)創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

1、改課堂演示實驗為探索性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

課堂演示實驗一般都是教師為主體，學(xué)生僅是觀察者，沒有直接參與到實驗中去。這雖然培養(yǎng)了學(xué)生的觀察力和思維能力，但并不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng).變演示性實驗為探索性實驗，學(xué)生可以在自己“探索”物理規(guī)律的實驗過程中把動手與動腦結(jié)合起來，鍛煉并培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識。這就需要教師對實驗進行創(chuàng)新設(shè)計，包括教具的改進，實驗過程的安排，問題的設(shè)置及解決的辦法等。這種創(chuàng)新設(shè)計對學(xué)生將是一種很好的示范，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)將起到潛移默化的作用。

2、精心設(shè)計探索性實驗，注意提出和啟發(fā)探索問題，引導(dǎo)學(xué)生自行探索，在解決各種疑問和設(shè)想的過程中培養(yǎng)創(chuàng)新意識

二、注重實驗的開放性、多變性和創(chuàng)造性 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

中學(xué)物理教材中安排了演示實驗和學(xué)生分組實驗，其方法都只有一種，比如學(xué)生分組實驗，教材從實驗?zāi)康?、實驗原理、儀器、操作步驟到注意事項，寫的面面俱到。每次實驗課，教師還要花相當長的時間根據(jù)實驗講實驗?zāi)康摹⒃怼缓髮W(xué)生照著現(xiàn)成的步驟，用相同的儀器，同一種方法，在規(guī)定時間內(nèi)做完同一個實驗，最后得出同一結(jié)論。這對教師來說當然是省事了，但是不利于學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，不利于學(xué)生智能的發(fā)展。因此在實驗教學(xué)活動中，我們可以對實驗教學(xué)的內(nèi)容進行合理的變化，通過改變器材、條件，變化數(shù)據(jù)處理方法，以及改變實驗原理、目的來增強學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

1、在實驗器材上進行創(chuàng)新

實驗器材的改變將會給學(xué)生提供一個嶄新的實驗手段，學(xué)生必須在不脫離基本的實驗原理的情況下，創(chuàng)造性地運用新的實驗器材完成類似實驗。 例如;對于“測定玻璃的折射率”實驗，在學(xué)生采用兩面平行的玻璃磚，用插針法完成了實驗后，可進一步要求學(xué)生思考。若將該玻璃磚換成三棱鏡或厚度均勻的圓形玻璃，則又如何進行實驗？

2、在實驗條件上進行創(chuàng)新

實驗條件的改變，也就是要求學(xué)生在新的條件下，運用所學(xué)的物理知識，創(chuàng)新性地確定實驗方案，測定相關(guān)物理量，處理實驗數(shù)據(jù)，從而達到實驗?zāi)康摹??例如：對于“用單擺測定重力加速度”實驗，若把均勻小球換成不規(guī)則小石塊，則無法測出擺長，那么又如何測的重力加速度呢？根據(jù)“擺長測定”這一實驗條件的改變，我們可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)法測出擺線的長度L，并設(shè)擺線下端至小石塊中心的距離為X，由T=，幾次改變L的長度，測出對應(yīng)的T，利用上式解方程組，即可求得g。

3、在實驗數(shù)據(jù)處理上進行創(chuàng)新

實驗數(shù)據(jù)的處理可采用多種方法，比如列表法，圖像法，解析法等。可以通過改變采集和處理實驗數(shù)據(jù)的方法進而達到同一實驗?zāi)康?，這些都是對實驗的創(chuàng)新。

4、在實驗?zāi)康纳线M行創(chuàng)新

運用同樣的實驗器材，或者稍加改變，可以達到不同的實驗?zāi)康?，因此，改變學(xué)生實驗的實驗?zāi)康模瑔l(fā)學(xué)生進一步思考，同樣可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

例如：“電場中等勢線的描繪”要求學(xué)生用電流場模擬靜電場，描繪兩個異種電荷電場的等勢線，那么，能否采用類似的方法，描繪勻強電場的等勢線或點電荷電場的等勢線？需要配備怎樣的器材？我們可將原實驗中的兩個圓柱形電極換成兩個平行金屬條，接上電源后模擬勻強電場;還可將原實驗中的兩個圓柱形電極換成金屬圓環(huán)處于圓心處的圓柱形電極，接上電源后模擬點電荷電場，操作方法與原實驗相似。

5、在實驗原理上進行創(chuàng)新

為了達到同一實驗?zāi)康?，我們可以選擇不同的實驗原理，從而創(chuàng)造出不同的實驗情景和操作方法，這是學(xué)生實驗中又一種創(chuàng)新因素，可以說是一種深層次的創(chuàng)新因素。

三、利用設(shè)計性實驗培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

我們知道設(shè)計性實驗是根據(jù)實驗要求理解實驗原理，編寫實驗步驟，設(shè)計實驗表格，正確選用儀器和器材，并進行實驗操作得出正確實驗結(jié)果的一種實驗形式。一個成功的實驗，其設(shè)計思想總包含著對已有知識的靈活應(yīng)用和創(chuàng)造性的科學(xué)構(gòu)思。通過領(lǐng)會前人的實驗設(shè)計思想。體驗科學(xué)家所經(jīng)歷的探索過程，可以獲得一條培養(yǎng)創(chuàng)新能力的有效途徑。

在利用設(shè)計性實驗教學(xué)過程中首先應(yīng)該遵循“問題實驗”的教學(xué)原則，教師要在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識的基礎(chǔ)上，加強培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出和解決問題的能力，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成獨立獲取知識和創(chuàng)造性地運用知識的習(xí)慣。通過讓學(xué)生設(shè)計多種實驗方案，培養(yǎng)求異的發(fā)散思維;通過讓學(xué)生概括、判斷和總結(jié)各種方案的優(yōu)劣培養(yǎng)求同的集中思維。而發(fā)散思維、集中思維是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)。其次要按照設(shè)計性實驗的內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。設(shè)計性實驗的內(nèi)容可以分為以下三類：

①測量某一物理量的課題。如“測平均速度”的課題，給學(xué)生斜面、小車（或小球）、刻度尺、手表（或停表）、金屬片等，由學(xué)生設(shè)計出實驗裝置、實驗原理、注意事項、實驗結(jié)論等內(nèi)容。此類實驗便于結(jié)合實際，促進學(xué)生把基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)化為能力。

②探討研究和應(yīng)用的課題。例如學(xué)習(xí)了“動量守恒”，要求學(xué)生利用一根彈性很好的竹片，幾根繩，兩個帶孔的小球，一把刻度尺，在一個較光滑的桌面上粗略研究動量守恒定律，這個實驗要求利用細線和刻度尺通過杠桿原理測出質(zhì)量比，利用兩小球離開桌面后平拋運動的水平距離測出水平速度之比。兩個小球事先用一根線拴好，動量守恒和杠桿原理等知識。同時，在思維上不能局限于桌面，還要利用桌子的高度等，這些都有益于訓(xùn)練學(xué)生的思維，開拓他們的思路，從而提高他們創(chuàng)新思維。

③研究測量方法的課題。例如在伏安法測電阻后，我們提出：“一位無線電修理工手邊有最大阻值為50Ω的滑動變阻器R0和未知電阻RX各一只，除用伏安法測量RX外還有哪些方法能測出它的大?。ㄆ鞑淖赃x）？”這樣的研究課題，讓學(xué)生根據(jù)課題要求，設(shè)計出多種測量方法。這類實驗可使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握一些實驗中經(jīng)常用到的測量方法，可培養(yǎng)學(xué)生的思維的變通能力，也就是培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

四、開放實驗室，采用多種方式提高學(xué)生的實踐能力、動手能力

當今從事科研工作，既要善于搞理論研究，科學(xué)發(fā)現(xiàn)，又要具備技術(shù)開發(fā)的實踐能力以及動手操作能力，因此著眼于學(xué)生的未來發(fā)展，應(yīng)該為他們提供更多的動手機會。這可以通過多種途徑來達到。教師可以靈活地變課堂演示實驗為“學(xué)生分組實驗”或“學(xué)生隨堂實驗”，增加學(xué)生實驗的能力。學(xué)生親自動手做實驗從中探索并理解物理規(guī)律，比教師枯燥地講解、學(xué)生硬性地記憶好得多，正如“百聞不如一見，一見不如一做”嘛。還可以增加一些課外學(xué)生實驗，開展實驗展覽。學(xué)生可利用課外時間到實驗展覽室動手做實驗，教師可以發(fā)揮主導(dǎo)作用，及時解決學(xué)生實驗過程中所遇到的疑難問題。并且應(yīng)該組織課外實驗興趣小組，并開展實驗競賽活動。教師可以有針對性地向?qū)嶒炁d趣小組的學(xué)生推薦一些課外實驗讀物，配合實驗讀物的指導(dǎo)，并可定期舉行實驗競賽講座，開闊他們的實驗知識，實驗方法和實驗技能的視野。通過開放實驗室，采取多種多樣的實驗活動從而提高學(xué)生的實踐能力。在學(xué)生的興趣驅(qū)動下，必然會促使學(xué)生積極探索，勇于創(chuàng)新的精神，從而提高他們的創(chuàng)造能力。

以上從改變或設(shè)計物理實驗談了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)途徑，從教師本身和教學(xué)方面來說還應(yīng)該注重以下兩點。

五、教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教育觀念

目前實行的中學(xué)物理教學(xué)中，有某些“做實驗不如講實驗”，“講實驗不如背實驗”的荒謬做法。這一現(xiàn)象對創(chuàng)新能力人才的培養(yǎng)是一嚴重的阻礙。教師首先應(yīng)該認識到，教育不應(yīng)該僅僅是訓(xùn)練和灌輸?shù)墓ぞ?，它?yīng)該是發(fā)展認知的手段。中學(xué)物理教學(xué)中，應(yīng)首先確定以實驗為基礎(chǔ)，用實驗來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生參與教學(xué)的主動性和積極性，培養(yǎng)他們操作實驗、設(shè)計實驗的實踐能力和創(chuàng)新能力。

其次，隨著科技的飛速發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)進入課堂，計算機輔助實驗教學(xué)這一新方法給傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式注入了活力。但應(yīng)該認識到雖然這種教學(xué)手段很先進，可以做出很多現(xiàn)實中難以做出或測量難度很大的實驗，但是模擬實驗終究取代不了學(xué)生的實際動手操作。如果過分追求先進的教學(xué)手段，總是用各種電教儀器和多媒體教學(xué)的模擬實驗，讓學(xué)生看看了事，不重視讓學(xué)生看實物親自動手操作，那么，這只會使學(xué)生養(yǎng)成記實驗、背實驗的習(xí)慣。使學(xué)生失去了鍛煉自己創(chuàng)新能力的機會，這不僅降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還嚴重阻礙了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 。

六、優(yōu)化實驗教學(xué)目標

在實驗教學(xué)中，教師應(yīng)該在分析教材和學(xué)生的基礎(chǔ)上，把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的意識滲透進備課的過程中，因為實施創(chuàng)新教育，教師首先必須優(yōu)化教學(xué)目標。教學(xué)目標的制定既要考慮學(xué)生所要掌握的知識，動手操作能力以及思想品德教育等因素，更應(yīng)該考慮到學(xué)生所要發(fā)展的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新個性。因此教師的教學(xué)設(shè)計要始終滲透對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，并且要制定適用于不同層次學(xué)生的多層次實驗教學(xué)目標，在整個實驗教學(xué)過程中，教師都要力求從學(xué)生的角度，從學(xué)生的眼光來審視所遇到的問題。教師要在挖掘?qū)嶒瀮?nèi)容的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實驗。教師要善于引導(dǎo)和遷移學(xué)生的創(chuàng)新意識，以使其發(fā)展成為對科學(xué)真理的追求與探索。

綜上所述，作為基礎(chǔ)教育的物理教學(xué)，在高中物理實驗教學(xué)中，應(yīng)通過多種途徑培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維和動手操作能力，盡力創(chuàng)設(shè)問題情景，引發(fā)學(xué)習(xí)動機，激發(fā)創(chuàng)造性思維火化。教師的作用應(yīng)盡力體現(xiàn)在情景的創(chuàng)設(shè)、啟發(fā)性問題的提出，學(xué)生創(chuàng)造性思維興奮點的捕捉等方面，通過導(dǎo)趣、導(dǎo)思、導(dǎo)法，使學(xué)生多講多動、多猜想、多發(fā)展、多創(chuàng)造。從而提高他們的創(chuàng)新能力。

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