初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)策略探究

摘 要：在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要善于借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)培養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力，這不僅是初中物理教學(xué)的基本目標(biāo)所在，也是實(shí)驗(yàn)育人的重要體現(xiàn)。在具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，促使學(xué)生在接受物理知識(shí)的同時(shí)還能有效地提升其創(chuàng)新創(chuàng)造能力，這也是廣大初中物理教師深入思考的課題。文章主要從改演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)，改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以及增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)四個(gè)方面論述初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)路徑。

關(guān)鍵詞：初中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新能力;培養(yǎng)策略

一、 引言

物理學(xué)科本身就是一門以實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)教學(xué)的綜合性自然學(xué)科，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅有助于幫助學(xué)生獲取更多物理知識(shí)，使其對(duì)物理規(guī)律、物理現(xiàn)象、物理概念等形成牢固印象，還能夠促進(jìn)學(xué)生自身創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)與鍛煉。隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)不斷深化，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求也在不斷提高，為了更好地通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師要善于轉(zhuǎn)表教學(xué)思路，盡可能多地為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，同時(shí)以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、改進(jìn)等問(wèn)題作為教學(xué)線索，真正落實(shí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)之間的相互結(jié)合。

二、 改演示實(shí)驗(yàn)為探究實(shí)驗(yàn)

初中階段的學(xué)生思維能力仍舊以直觀、具體的形象思維為主，對(duì)直觀、具體、形象的事物他們也更容易燃起興趣，且更易于接受。結(jié)合這一認(rèn)知特點(diǎn)，教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，可以選取實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯且易于操作探究的實(shí)驗(yàn)組織學(xué)生進(jìn)行分組合作探究，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生能夠在自主探究中達(dá)到不同層次的創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)。從另一角度上說(shuō)，教師在組織學(xué)生開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，不應(yīng)過(guò)多干涉學(xué)生在實(shí)驗(yàn)儀器選取、操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察，以及實(shí)驗(yàn)故障排除等一系列實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，不過(guò)為了更好指導(dǎo)其完成實(shí)驗(yàn)探索，可以基于教材知識(shí)為學(xué)生選取合適的、需要探索的問(wèn)題作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，輔以具有針對(duì)性、啟發(fā)性的問(wèn)題串或問(wèn)題鏈充分滲透創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

以“組裝電路”這一探究實(shí)驗(yàn)為例，教師在學(xué)生開(kāi)始組裝電路前，可以先提出這樣一個(gè)問(wèn)題：“如果在一個(gè)電路中要有兩個(gè)小燈泡，并且兩個(gè)小燈泡都能發(fā)光，組裝什么樣的電路能夠?qū)崿F(xiàn)這一要求？”在教師的問(wèn)題提示下，學(xué)生則可以先自主繪制電路圖，接著運(yùn)用手邊的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行電路組裝。學(xué)生探究思考與組裝電路過(guò)程當(dāng)中，教師可以在課堂上走動(dòng)巡視，觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時(shí)了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。當(dāng)小燈泡真的在學(xué)生組裝的電路中發(fā)光后，他們的探究積極性也會(huì)持續(xù)高漲。探究實(shí)驗(yàn)過(guò)后，教師可以鼓勵(lì)不同小組的學(xué)生展示本組的電路圖，為大家分享實(shí)驗(yàn)思路與實(shí)驗(yàn)成果。結(jié)合不同學(xué)生所組裝的電路，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考，不同連接方式之間的區(qū)別是什么？何為串聯(lián)電路？何為并聯(lián)電路？哪幾條線是并聯(lián)電路的干路與支路？如果在原有的電路中在增加兩個(gè)開(kāi)關(guān)，能否保持原有電路連接方式不變？是否還能夠探究串聯(lián)、并聯(lián)電路的不同之處？與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂教師演示實(shí)驗(yàn)相比，學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)更有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)積極性，大多數(shù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)參與、自覺(jué)探究，能夠使其在獲取知識(shí)的同時(shí)促進(jìn)自身創(chuàng)新意識(shí)與動(dòng)手能力的提升。并且在教師設(shè)計(jì)的探究問(wèn)題中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)一步明確，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，還是通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)所揭示的物理結(jié)論，學(xué)生都能過(guò)形成深刻的印象與認(rèn)識(shí)。

三、 改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)

在探索性實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，學(xué)生可以運(yùn)用自身所掌握的物理知識(shí)，在原有的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上發(fā)展其理性、批判性思維，通過(guò)科學(xué)的綜合分析過(guò)程進(jìn)一步獲取物理知識(shí)，十分有益于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與發(fā)展。從這一角度上看，教師在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中可以積極地將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，以此促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。探索性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生基本處于一種主動(dòng)探索的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并且學(xué)生要通過(guò)主動(dòng)性的思考與討論來(lái)實(shí)現(xiàn)探索性實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上，教師要注意以下兩點(diǎn)：其一，探索性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)為初中物理課程中的核心知識(shí)所在，且經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可培養(yǎng)學(xué)生綜合學(xué)科素質(zhì)，有利于發(fā)展其學(xué)科思維;其二，實(shí)驗(yàn)難度不應(yīng)過(guò)大，要符合初中學(xué)生的年齡特點(diǎn)與認(rèn)知水平。

以“探究電流與電壓電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，教師可以先啟發(fā)學(xué)生猜想電流與電壓、電阻之間是否存在相關(guān)關(guān)系？通過(guò)什么樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容探索其中的關(guān)系呢？由于實(shí)驗(yàn)要探究電流與電壓、電流與電阻之間的關(guān)系，但在同一電路中同時(shí)存在著電壓與電阻兩個(gè)變量，要研究其關(guān)系，實(shí)驗(yàn)過(guò)程就要控制變量，那么如何控制變量呢？在這一問(wèn)題的指引下，學(xué)生開(kāi)展探索“保持電阻一定，改變電壓”以及“保持電壓一定，改變電阻”這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的解決方案。至此，探索性實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)一步清晰，學(xué)生則可以結(jié)合自身所掌握的物理理論知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。例如，改變電壓可以通過(guò)電壓可調(diào)試電源改變電壓或者串聯(lián)滑動(dòng)電阻器實(shí)現(xiàn);而改變電阻則可以通過(guò)串聯(lián)電阻箱、串聯(lián)小燈泡、串聯(lián)定值電阻或更換定值電阻等?？刂谱兞康奶剿餍苑桨冈O(shè)定完成后，教師則可以鼓勵(lì)學(xué)生繪制實(shí)驗(yàn)電路圖，自主組裝電路并統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方式來(lái)綜合探索探究電流與電壓電阻之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生也難免出現(xiàn)相應(yīng)的失誤或錯(cuò)誤，如電流與電阻并不成反比、電流表沒(méi)示數(shù)、換上一個(gè)大的定值電阻后，電壓表示數(shù)不變……此時(shí)，教師也可以積極地利用好這類錯(cuò)誤資源，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步回顧整體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使其思考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理、操作過(guò)程是否科學(xué)、數(shù)據(jù)是否可靠等，以此培養(yǎng)學(xué)生勇于發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤與疏漏，尊重客觀數(shù)據(jù)與物理規(guī)律的科學(xué)態(tài)度。借助探索性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中大膽猜想、獨(dú)立思考，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)否定或者修正不完善的物理猜想，有助于增強(qiáng)學(xué)生解決物理問(wèn)題的勇氣與信心，培養(yǎng)其批判精神與創(chuàng)新創(chuàng)造能力，而當(dāng)他們真正獲得實(shí)驗(yàn)成功，探索出物理原理與物理規(guī)律后，學(xué)生也會(huì)被物理科學(xué)精神所折服，使其從心靈深處產(chǎn)生對(duì)科學(xué)工作者堅(jiān)韌不拔、鍥而不舍的頑強(qiáng)探索精神的敬佩，從而真正愛(ài)上物理。

四、 開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)

當(dāng)前初中物理教材中的實(shí)驗(yàn)大多屬于測(cè)量、驗(yàn)證，以及訓(xùn)練類實(shí)驗(yàn)，更注重考察、訓(xùn)練學(xué)生對(duì)基本物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的操作能力、掌握對(duì)具體物理量的測(cè)定方法，以及通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作來(lái)鞏固物理理論知識(shí)所學(xué)，在探索性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)上的涉及普遍較少。針對(duì)這一現(xiàn)狀，教師則可以對(duì)教材中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，鼓勵(lì)學(xué)生從依照教材做實(shí)驗(yàn)逐漸地過(guò)渡到能做部分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)其自行選用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，并善于在各種實(shí)驗(yàn)素材中做出取舍，有效地發(fā)展學(xué)生物理分析、物理表達(dá)等綜合學(xué)科素質(zhì)。

以“影響浮力大小的因素”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，教師可以將先引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)物體所受到的浮力有可能與哪些因素有關(guān)。在教師的問(wèn)題指導(dǎo)下，有的學(xué)生表示，浮力大小可能與物體的密度有關(guān)，木塊與石頭之間的密度不同，所以木塊能夠漂浮于水面，但是石頭卻會(huì)沉入水底;有的學(xué)生則從大的鐵船會(huì)浮在水面上，但是小的鐵塊卻會(huì)沉到水底這一現(xiàn)象總結(jié)浮力大小可能與物體的體積有關(guān);也有的學(xué)生表示，當(dāng)液體的密度發(fā)生變化時(shí)也會(huì)影響浮力大小，比如人在水里會(huì)下沉，但在死海中會(huì)浮在海面上;還有的學(xué)生則通過(guò)教師的“塑料瓶浸入”演示實(shí)驗(yàn)獲得猜想，浮力可能與物體浸入液體的深度有關(guān)，當(dāng)塑料瓶浸入的深度越大時(shí)，所能夠感受到的浮力也越大……在學(xué)生們所提出的猜想中，教師也可以鼓勵(lì)學(xué)生選擇自己所感興趣的推測(cè)自主設(shè)計(jì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)方案加以驗(yàn)證或反駁。例如，有的學(xué)生分別將鋁塊分別浸入液體的較淺處、較深處、完全浸沒(méi)等位置，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)依次變化，所以得到結(jié)論，浮力與深度有關(guān);但當(dāng)這組學(xué)生提出了這一實(shí)驗(yàn)結(jié)論后，則有另外的學(xué)生反駁，并指出在這一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中并沒(méi)有控制好浸入體積的不變，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)論是有問(wèn)題的。而在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中，將一塊長(zhǎng)方體木塊分別以橫放、豎放的方式，分別浸入水中二分之一以及完全浸入不同深度時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)控制物體浸入液體體積不變，只改變浸入深度時(shí)，所測(cè)得的浮力是相等的，由此可知浮力大小與深度無(wú)關(guān)……在整體的自主實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，教師將實(shí)驗(yàn)課堂完全交由學(xué)生，因勢(shì)利導(dǎo)，對(duì)學(xué)生標(biāo)新立異、獨(dú)樹(shù)一幟的看法表示肯定與支持，并且鼓勵(lì)他們運(yùn)用自身物理思維去思考、探索、驗(yàn)證、反駁。這種開(kāi)放式的自主實(shí)驗(yàn)課堂自由度大、自主性強(qiáng)，不僅能夠提升學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)效果，自主實(shí)驗(yàn)以其富有趣味性、辯證性，以及探索性的教學(xué)氛圍更能發(fā)揮出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的獨(dú)特功能及作用。

五、 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

在初中物理實(shí)驗(yàn)中，不乏實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或者數(shù)據(jù)不易處理、操作相對(duì)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。此時(shí)，教師則可以先引導(dǎo)學(xué)生對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行分析，找出其不足之處，接著再鼓勵(lì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，以自身的物理創(chuàng)新能力設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理的方案。此時(shí)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的物理教學(xué)模式也能夠進(jìn)一步激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新。值得注意的是，在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中學(xué)生的分析與設(shè)計(jì)不可能是盡善盡美的，故而在實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)中，教師不可過(guò)多地關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果。只要學(xué)生體現(xiàn)了不唯書(shū)本、不唯教材、勇于批判的創(chuàng)新精神，教師都應(yīng)當(dāng)給予及時(shí)的肯定與鼓勵(lì)。

以“探究摩擦力的大小與什么有關(guān)”這一學(xué)生實(shí)驗(yàn)為例，試驗(yàn)中學(xué)生要完成如下幾個(gè)任務(wù)：其一運(yùn)用控制變量的方法完成實(shí)驗(yàn)探究;其二結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)選擇實(shí)驗(yàn)儀器并組裝好實(shí)驗(yàn)的裝置;其三明確摩擦力大小如何測(cè);其四，設(shè)計(jì)收集數(shù)據(jù)表格。在具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)步驟是否合理，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)注意事項(xiàng)等問(wèn)題。結(jié)合學(xué)生都有可能出現(xiàn)的情況，教師則可以明確指出，并啟發(fā)學(xué)生思考如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。如每次實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生的誤差都有可能影響最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，那么在這一實(shí)驗(yàn)中要如何減小實(shí)驗(yàn)誤差呢？基于教師提示，學(xué)生不禁思索產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？要怎么才能實(shí)現(xiàn)“勻速拉動(dòng)小滑塊”？是否可以對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改良？經(jīng)過(guò)充分的思考與討論，有學(xué)生提出，可以將彈簧測(cè)力計(jì)固定于一側(cè)，其水平拉力方向與實(shí)驗(yàn)所需要使用到的小滑塊前進(jìn)方向保持一致;于整體實(shí)驗(yàn)裝置下方墊上木板、鋼板等器具，那么實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只需要緩慢、勻速移動(dòng)下方的木板、鋼板就能夠?qū)ⅰ皠蛩倮瓌?dòng)小滑塊”的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“勻速拉動(dòng)木塊”，并且與前者相比，后者更容易控制、實(shí)現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)中，學(xué)生能夠?qū)?wèn)題進(jìn)行思考、推測(cè)，再親手實(shí)驗(yàn)、觀察并思考，不僅有效地提升了他們的問(wèn)題解決能力，在實(shí)驗(yàn)優(yōu)化改進(jìn)情境下，學(xué)生自身創(chuàng)新思維也得到良好啟發(fā)，切實(shí)提升了他們的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

六、 結(jié)語(yǔ)

綜上，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新優(yōu)化，注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并積極發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新創(chuàng)造精神，落實(shí)實(shí)驗(yàn)育人的功能與作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉飛.初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)策略[J].文理導(dǎo)航，2021（11）：37+47.

[2]李志強(qiáng).新時(shí)期提高初中物理課堂教學(xué)有效性的策略探析[J].學(xué)周刊，2021（33）：151-152.

[3]王紹榮.加強(qiáng)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高教學(xué)效率[J].當(dāng)代家庭教育，2021（29）：119-120.

[4]賈莉.基于物理課堂中培養(yǎng)初中生創(chuàng)新能力的探究[J].數(shù)理化解題研究，2021（26）：74-75.

[5]袁峰.例析初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)路徑[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)：教師通訊，2021（17）：55-56.

作者簡(jiǎn)介：

李彩霞，甘肅省白銀市，甘肅省白銀市靖遠(yuǎn)縣三灘中學(xué)。