在實驗中培養學生的創新能力

初立海

奧斯特說過：“我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課，因為歸根到底。所有的科學進展都是從實驗開始的。”實驗是物理教學的靈魂，實驗教學是物理教學實施創新教育的重要基礎和手段。它不僅對激發學生學習興趣和提高實踐能力具有不可替代的作用，而且也是為學生創設創新氛圍，培養創新意識、創新思維、創新能力，提高科學素質的有效途徑。以下是我在教學實踐中獲得的“如何通過實驗培養學生的創新能力”的粗淺認識，敬請批評指正。

1引導學生設計實驗。培養學生的創新意識

在教學過程中，教師引導學生自行設計實驗，一方面可以幫助學生理解所學習的知識，另一方面還可以培養學生的創新意識。

物理教學中有些結論學生不容易理解，即使勉強記下來，記憶也不深刻，更不會應用。如在講“豎直面內的圓周運動”時，關于“過最高點的臨界條件”是歷屆學生學習的難點。在教學中，我用易拉罐和繩子做了一個簡易的“水流星”。罐內裝水，我問同學們：“誰能讓罐口朝下。但水不能流出來?”大家都說“不能”。“不能嗎?”我做了一下示范。滴水未漏。然后我有意讓一個靦腆的女生來做，她沒有“甩”起來，結果水灑了一地。在我的指導下她又重做了一次，也做的滴水不漏。以此實驗讓學生體會水要過最高點，速度必須足夠大。

相互接觸的物體間的相互作用力大小相等、方向相反。但對不接觸物體間的相互作用是不是也有同樣的結論，很多學生持懷疑態度。為此我設計了—個實驗讓學生觀察：在水中放兩塊泡沫塑料，其上各放一塊小磁鐵，當同名磁極相對時，相互排斥，兩泡沫向相反方向運動；當異名磁極相對時，相互吸引，做相向運動。以此實驗說明不接觸的物體間也有相互作用力，印象極為深刻。

講解“牛頓第一定律”一節時，“慣性”是個難點，我特意設計了兩個實驗來改變學生頭腦中的潛意識。拿一些象棋子摞在桌子上，用直尺快速擊打中間的某一塊，看到被擊打的飛出，其余的卻“安然無恙”，學生一片嘩然；接著拿來一輛改進的小車，讓小車運動時自動向上拋出—個燈泡，學生本以為燈泡會落在地上，嚇得都捂住耳朵。結果虛驚一場，燈泡又穩穩的落在了原位。大家拍手稱絕!取材于身邊常見的物體設計小實驗來驗證或幫助理解，從點滴做起，來培養學生的創新意識。任何事情都不能一蹴而就，要不斷引導、啟發、堅持不懈。

2變演示實驗為探索知識的過程。培養學生的創新思維

傳統的演示實驗大都是驗證型的，形成了“教師做、學生看，教師講、學生聽”的固定模式，學生只是被動接受知識，缺乏探索的自覺性和主動性。在教學中我根據不同的教學內容，變演示實驗為探索性實驗，引導學生獨立設計、親自操作實驗，通過分析和探索，使學生成為知識的再發現者而不是接受者。這種探索知識的實驗過程，充分發揮了教師的課堂主導作用和學生學習的主體作用，從而有利于學生創造性思維的激發。

課本上用“紅蠟塊的運動來演示運動的合成和分解”，在做實驗時，我先提出了這樣幾個問題引導學生逐步探索：(1)倒置玻璃管后，觀察紅蠟燭的運動情況(初位置、末位置，加速?減速?還是勻速?)。(2)平移玻璃管，觀察紅蠟塊的運動情況。(3)倒置玻璃管的同時，平移玻璃管，觀察紅蠟塊的運動情況。在問題的引導下，通過細心地觀察，學生能夠理解運動的合成與分解就是表示運動的位移、速度、加速度等矢量的合成與分解。然后再讓學生思考一個問題：運動必須分解到相互垂直的兩個方向上嗎?讓玻璃管傾斜一個角度，重復以上步驟，可得結果。所得結果是在自己的觀察、思考、探索下得出的，面對自己的成果，學生怎能沒有成就感?

在學習“庫侖定律”時，課本上有一個演示“庫侖力大小的決定因素”的實驗，由于各種條件限制，實驗不能演示。針對課本上的演示圖，我給學生提出了這樣幾個問題：(1)當研究電荷間作用力與距離的關系時，怎樣能讓三次實驗所帶電荷量相同?(2)當研究電荷間的作用力與電荷量的關系時，怎樣讓小球所帶電荷量增加或減少?(3)怎樣較準確地比較幾次實驗中絕緣細線偏離豎直方向的夾角?在問題的引導下。學生一步步地思考、討論、探索，直到得出結論，好像身臨其境地做了實驗一般，結論就是自己通過探索得出的，這樣的結果怎能不讓學生記憶深刻!

把演示實驗變為學生探索知識的過程，使學生通過自己動手、動腦重現知識的探索過程，把已有的結論變為學生自己的勞動成果，領略其中創作的快樂。同時還會讓學生認識到：凡事不一定拘泥于現狀，要多問個為什么?還能怎么辦?從而開闊思路，培養創新思維。

3拓展實驗課題，培養學生的創新精神

拓展物理實驗教學是以學生實驗為探索起點，教師從學生的知識結構出發，對原有實驗進行拓展，提出新的實驗課題，學生在運用原有實驗理論或方法進行實驗時產生困惑，從而發現原有理論或方法的局限性，進而分析產生困惑的原因，提出新的實驗方案，完成對原有實驗的拓展。

實行新課程標準后。新教材增加了很多探究性實驗。這就為我們拓展實驗課題提供了平臺。在“探究功與物體速度變化的關系”的實驗中，學生通過閱讀課本能夠領會探究的思路和方法，但在實際操作時，遇到了一個難題：本實驗通過“改變橡皮繩的條數來改變對小車做的功”，操作較難控制、實驗誤差較大。我適時引導學生思考、聯想，能否另辟蹊徑?沿用該實驗的探究思路和方法，聯想已學過的類似實驗，學生又設計出了另外兩種探究方案。分別用“探究自由落體運動”和“探究加速度與物體的質量和力的關系”的實驗裝置，來研究做功與物體速度的變化關系。這兩種方案誤差小，容易處理數據，效果明顯，更有說服力。這樣在探究過程中，即拓展了課題、開拓了思路，又培養了學生發現問題、解決問題的能力，還能夠培養學生知難而進、勇于探索的精神。

4挖掘教材中的實驗圖片內涵。培養學生的創新能力

教材中有很多實驗的圖片，有的由于實驗條件的限制不能做，有的只有實驗的結果圖片。這樣就給我們留下了很大的探索空間。充分挖掘這些圖片的內涵，重新還原實驗現象，對于培養學生的探索精神、探究意識將有很大幫助。

在“機械能守恒定律”一節的“做一做”中有一組實驗圖片，在教學設計中，我把它設計成了一個學生分組實驗。為每組提供器材一套：鐵架臺(帶鐵夾)、帶孔小鐵球、直尺各一個、長約l米的細棉線、尼龍線各兩條。并讓學生思考一個問題：怎樣“記住”小球上升的最大高度?學生在設計時出現了這樣幾個方案：有的把一支鉛筆兩端系線后掛在鐵架臺上，作為判斷的標尺；有的同學準備了幾塊薄木板固定在鐵架臺旁邊，并畫上了一條條水平線，作為判斷標準。等等。并且實驗過程中還出現了一點小“意外”，有個同學用棉線系鐵球。當用直尺擋住擺線時。結果線斷了!一點小小的“意外”也不能忽視，為什么棉線會斷呢?一石激起千層浪，大家眾說紛紜，這時適當點撥：以后學習了“圓周運動”的知識就可解決，然后介紹一點“繩系小球”做圓周運動的知識，即滿足了大家的好奇心，又解決了問題。通過這次實驗，即鍛煉了學生的創新設計能力，又培養了學生尊重事實的品質和善于發現問題并勇于解決問題的良好習慣。在“光的衍射”的課后閱讀材料中，有一幅關于“泊松亮斑”的圖片。光的干涉、衍射現象日常生活中很難觀察到，若這個實驗能再現出來，讓學生觀察到，對于提高學生學習物理的興趣將有很大裨益。我在研究這個實驗時，小圓板障礙物的尋找經過了多次試探，終于找到了合適的實驗物體。在光屏上形成了很清晰的“泊松亮斑”。在課堂教學中，我為學生準備了這樣的器材：激光光源、擴束鏡、小圓板障礙物(用不透明的硬紙板剪成的大小不一的小圓板)、縫衣針、光屏等。讓學生用這些器材裝置起來觀察光的衍射現象，當學生通過反復試驗終于觀察到這一令人驚奇的美妙圖樣時，所有學生都發出了驚呼聲。這樣。不僅激發了學生學習物理的激情，而且讓學生在領略了自然界美妙規律的同時鞏固了物理知識和規律的理解，更重要的是培養了學生控制實驗條件以及實驗設計的創新能力。

不要因為擔心實驗失敗就因噎廢食，何況科學本身就是允許失敗的。正是一次又一次的失敗和一個又—個疑惑造就了—個又一個科學巨匠。“如果沒有前面那么多次失敗的實驗，我們就不知道鎢是做燈絲的最好材料。”愛迪生發明電燈的經歷很能說明問題。

江澤民同志曾說“創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力。”學生是祖國的明天，是中國的未來，希望寄托在他們身上，作為教師，你是否意識到了肩負的責任重大?讓我們以新課改為契機，從現在做起，從我做起。

參考文獻：

[1]李尚仁，高中物理課程標準教師讀[M]武漢：華中師范大學出版社，2006，65。