物理實驗教學中學生創新思維能力的培養

[摘要]在物理教學中，尤其是在實驗教學中，不斷激勵學生通過觀察、比較、實驗、歸納、類比等探索手段，提出種種假設和猜想，發展他們的創新思維意識就顯得尤為重要。本文從不同方面，闡述了在初中物理實驗教學中應如何培養學生的創新思維能力。

[摘要]物理試驗教學 創新思維能力 能力培養

新課程改革對物理教學提出了新的理念，將培養學生的科學素養放在了核心位置，而創新思維能力又是科學素養的重要內容。因此，在物理教學中，尤其是在實驗教學中，不斷激勵學生通過觀察、比較、實驗、歸納、類比等探索手段，提出種種假設和猜想，發展他們的創新思維意識就顯得尤為重要。物理學從本質上說是一門實驗科學，物理規律的發現和物理理論的建立都必須以嚴格的物理實驗為基礎，并受到實驗的檢驗。通過物理實驗教學，不但要達到教材對每一個實驗提出的實驗目的要求，進行常規的驗證性的實驗教育，還要培養學生理論聯系實際和實事求是的科學作風，嚴肅認真一絲不茍的科學態度，更重要的是通過對分組實驗、課堂演示實驗、課外小實驗以及日常生活中物理現象的嚴密觀察和思考，培養學生主動研究的探索精神和創造性的發現、思考和解決新的實際問題的能力。

那么，在初中物理實驗教學中應如何培養學生的創新思維能力呢？

一、變演示實驗為探索性實驗，培養學生的創新能力

傳統的課堂演示實驗一般以教師為主體，學生僅僅是旁觀者，沒有直接參與，不利于其創新能力的培養。將演示實驗改為探索性實驗，讓學生充分動腦、動手、動口，發揮學生的主體作用，有利于激發學生的創造性思維。例如，在做海波和蜂蠟的熔化實驗時，針對八年級學生剛接觸物理這門學科的實際，向學生介紹實驗裝置后，先提出問題：熔化現象是生活中常見的一種物態變化，熔化是在什么條件下發生的？熔化過程有什么特點？不同物質熔化過程是否相同？熔化的過程溫度怎樣變化？再讓學生根據他們已有的知識和經驗，對問題進行大膽猜想和假設，這時有些學生可能會說加熱就可使物質熔化，不同物質熔化的過程可能相同，都是由固態變為液態，熔化時的溫度可能會升高。然后讓學生帶著這些問題和猜想設計實驗方案，進行實驗，觀察現象，收集數據。實驗中途或熔化中途可撤去酒精燈，讓學生觀察兩種物質的狀態有什么變化，溫度計示數有無變化，這些變化說明了什么，學生通過思考和實驗，很自然地明白了不同物質的熔化過程不同，不同的物質熔化時各有待點。通過這樣探索性的實驗，使學生在獲取知識的同時，創新思維能力又得到升華。

二、采用多種實驗方法，激發學生的綜合思維潛能

對于學生實驗，在幫助學生掌握實驗原理的基礎上，應該允許學生用不同的器材、不同的實驗步驟進行實驗。在實驗中，學生需要在各種因素中進行取舍，對所得信息進行篩選。這就要求學生在即定目標的前提下，有全局觀念，在不同情況下善于應變，使學生分析、抽象、概括、綜合表達能力都得到訓練和發展。例如，液體密度的測量，除常用的用天平測出液體的質量，用量筒測出液體的體積，然后算出液體的密度的方法外，還可安排學生用一個塑料瓶、水、天平測定液體的密度，讓學生自行設計實驗方案、收集實驗數據、寫出液體的密度計算表達式。具體方法是：用天平測出塑料瓶的質量ｍ，在塑料瓶中裝滿水，用天平測出其總質量ｍ１，再在瓶中裝滿待測液體，用天平測出其總質量ｍ２，則：

瓶中水的質量為ｍ水=ｍ１－ｍ，

瓶子的容積為V=（ｍ１－ｍ）/ρ水，

瓶中待測液體的質量為ｍ液＝ｍ２－ｍ，

待測液體的密度ρ液=ρ水（ｍ２－ｍ）/（ｍ１－ｍ）。

傳統的慣性實驗是在盛半杯水的玻璃杯口上放一張硬紙片，再在硬紙片上放一個雞蛋，用手指把硬紙片迅速彈出去，雞蛋會安全地掉進杯中。除此之外，還可安排學生做鑒別生熟雞蛋的實驗：用生熟雞蛋各一個，分別放在桌面上旋轉，觀察兩個雞蛋的旋轉有何異同，并試著解釋其原因。因為熟雞蛋的蛋黃、蛋清、蛋殼固定，所以旋轉平穩，而生雞蛋蛋黃、蛋清、蛋殼幾乎分離，當蛋殼旋轉時，內部的蛋黃、蛋清由于慣性還要保持靜止狀態，阻礙了蛋殼的旋轉，很快停止轉動。還可讓學生做安裝錘把的實驗：倒提錘把，用力敲擊錘把，錘頭就可緊緊地套在錘把上。用學生身邊的物品做實驗，學生更熟悉，更有利于使學生明白物理就在身邊，物理與生活緊密相聯。而且，通過這些課本上沒有出現的器材，給學生創造最佳的學習狀態和積極的學習氣氛，充分調動學生學習的積極性，能夠更好地啟發學生的創新能力，培養學生主動的參與意識，從而促進學生的智力發展和綜合素質的提高以及創新潛能的開發。

三、巧設實驗問題，促進學生創新思維的發展

新一輪課程改革要求教師在實驗教學中創造性的應用現代教學方法和教學手段，將研究性、引導性、發現性、歸納性等有機地結合起來，將多種教學方法進行優化組合，用“創造性地教”為學生“創造性地學”創造環境和條件。因此在演示實驗、分組實驗和學生小實驗活動中，可以巧妙設置實驗問題，鼓勵學生積極思考，大膽想象，促進學生創新思維的發展。

例如，在浮力教學中，可安排學生用雞蛋、清水、鹽水探究浮力的大小與什么因素有關：將一個生雞蛋放入一杯清水中，觀察雞蛋的沉浮情況；加入適量食鹽，并不斷攪拌，直到雞蛋懸浮于水中任何位置；繼續向杯中放入食鹽，直到雞蛋漂浮于水面上。設計以下問題：

1．以上現象中，清水中加入食鹽，什么發生了變化？什么未發生變化？

2．雞蛋沉底、懸浮、漂浮時分別受到哪幾個力的作用？

3．雞蛋沉底、懸浮、漂浮時受到的浮力大小是否相等？

4．雞蛋沉底、懸浮、漂浮時排開水的體積是否相等？

5．浮力的大小與什么因素有關？（浸沒在液體中的物體受到的浮力大小與液體的密度有關，液體的密度越大，物體受到的浮力就越大）。

又如在速度實驗教學中，讓學生根據百米競賽這一實際情景，思考以下問題：怎樣比較兩個同學跑得快慢？學生可能回答，跑在前面的同學跑得快；接下來再問，計時員是怎樣比較兩人快慢的？學生可能回答，所用時間短的那個同學跑得快；接下來再問：ａ.跑在中途的兩個同學，他們通過的路程是否相同？所用的時間是否相同？ｂ.跑完全程的兩個同學，他們通過的路程是否相同？所用的時間是否相同？通過以上問題思考，使學生明確，比較物體運動快慢的方法有：兩個物體運動相同的路程時，比較所用時間的長短；在兩個物體運動時間相同時，比較通過路程的長短。然后通過小車實驗統一到比較單位時間內通過路程的長短。

這樣層層設問，可以活躍學生思維，使學生能夠積極思考，既傳授了知識，培養了學生的分析概括能力、語言表達能力，又可促進學生創新思維能力的發展。

四、緊密聯系生活，培養學生的觀察思維能力

物理學研究的是自然界最基本的運動規律，而自然界中的物理現象蘊藏著無窮的奧秘。在日常生活中，學生對大量有趣的物理現象，幾乎是習以為常，熟視無睹。若要問為什么會發生這些現象，學生則會感到茫然。如果把這些現象歸納、整理，同時將學生認識到的物理知識和科學研究的方法與社會實踐結合起來，讓學生從身邊熟悉的生活現象中探究并認識物理規律，讓他們體會物理在生產和生活中的實際應用，不僅可以增加學生學習物理的樂趣，還可培養學生良好的思維習慣和科學探究能力。例如學過聲速和光速后可讓學生解釋：雷雨天，閃電和雷聲是同時產生的，但我們為什么先看到閃電，后聽到雷聲？學習牛頓第一運動定律時，學生對“力是改變物體運動狀態的原因”難以理解，教師可結合生活實際，舉一些學生熟悉的實例，如：根據牛頓第一運動定律，物體不受力（或受平衡力）的情況下，運動狀態不變，物體運動狀態改變一定是受到了外力的作用，那么，人在走路時，運動狀態是否改變？是否受到外力作用？受到幾個力的作用？是哪個力使人向前運動？這個力的方向如何？學過汽化和液化后讓學生解釋：燒紅的金屬工件投入水中時為什么會冒出大量的“白氣”？春末秋初的大霧天氣是怎樣形成的？冬天，戴眼鏡的人從寒冷的室外進入溫暖的室內時，為什么鏡片上會蒙上一層小水珠？夏天，為什么自來水管有時會“出汗”？能的轉化和守恒定律是物理學中最重要的規律之一，但比較抽象，在教學中可多舉一些學生熟悉的例子進行解釋，如冬天熱水泡腳，是能的轉移。雙手相互摩擦做功，雙手覺得暖和，是能的轉化。太陽能熱水器將太陽能轉化為內能，煤燃燒將化學能轉化為內能，都是能的轉化。讓學生用學到的物理規律，去解釋日常生活中遇到的物理現象，把物理規律同學生的生活經驗對號入座，激發學生對物理的濃厚興趣和對自然、生活勤于觀察、善于觀察的良好品質，從而達到培養學生的觀察思維能力之目的。

物理新課改的目的在于引導學生主動學習，激發學生的創新興趣與創新精神，引導學生“從生活走向物理，從物理走向社會”。物理實驗是學生獲取物理知識的橋梁和杠桿。實驗教學中，教師的主要責任是依據具體的教學目標、教學內容和教學條件，優化最佳的教學方式，把學生置身于動態、開放、生動的學習環境中，尊重并鼓勵學生獨立思考，獨立學習，既重視傳授給學生清晰的物理概念和規律，又重視培養學生分析物理現象、總結物理規律的能力，培養他們終生發展必需的創新思維能力。

（作者單位：甘肅涼州區高壩鎮高壩中學）