物理實驗教學中自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，實驗在物理教學中占有重要的地位。在中學的各門課程中，物理課在提高學生的科學素質(zhì)方面起著無可替代的作用，實驗在物理教學中更是占有著重要的地位。現(xiàn)代理科教學的一個重要的特征是從強調(diào)知識內(nèi)容向獲取知識的科學過程的轉(zhuǎn)變，從單純積累知識向探求知識的轉(zhuǎn)變。重視科學過程構(gòu)成了現(xiàn)代理科教學的基本原則，如何培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力成為物理實驗教學改革的重要探索課題，也是物理實驗教學改革的發(fā)展趨勢。

一、演示實驗——“自主”

傳統(tǒng)的演示實驗的教學是教師做，學生看。學生由于缺少“參與”意識，往往調(diào)動不起積極性，發(fā)揮不了主體作用，獨立操作能力及創(chuàng)造力難以得到充分培養(yǎng)。變演示實驗為分組實驗，就是教師啟發(fā)、指導學生，將演示的過程轉(zhuǎn)化為學生自己獨立地運用實驗去探求知識或獲取必要的感性知識，從而自己得出結(jié)論的過程。這樣做不僅可以在課堂上增加學生動手動腦的機會，加強實驗基本功的訓練，而且可以通過實驗探求知識，獲取知識。對學生來說，按照思維發(fā)展獲取新知識的過程，本身就是創(chuàng)造的過程。變演示實驗為分組實驗，增加的就是學生的創(chuàng)造體驗。這種效果是單純的演示實驗所不能達到的。

1.學生自主設(shè)計實驗方案

實驗方案的設(shè)計關(guān)鍵是讓學生考慮好實驗目的、原理。在研究焦耳定律的演示實驗時，筆者先向?qū)W生提出了這節(jié)課的課題:“電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)”，怎樣才能看到電流通過導體產(chǎn)生熱量的現(xiàn)象(要用到物理研究的轉(zhuǎn)換法)。學生經(jīng)過筆者的啟發(fā)、引導，再經(jīng)過認真思考，自愿組合的小組討論，設(shè)計出不同的方案，有的方案效果特別好。例如:有的學生取兩根阻值不同的電阻絲，在電阻絲上分別用凡士林粘上若干根火柴梗，通電后發(fā)現(xiàn)阻值較大的電阻絲上的火柴梗依次掉了下來;有的學生讓燒瓶中的空氣受熱壓強增大，推動管中的紅水柱移動;有的學生想到使木條吸收電熱升溫達到著火點而燃燒……這樣變限制性的演示實驗為開放性探究性實驗，極大地激發(fā)了學生學習和探究物理的積極性，培養(yǎng)了學生的發(fā)散思維和創(chuàng)造性思維能力，學生自主探究能力得到了提升，學生為主體、教師為主導的教學理念得到了實踐。

2.學生自主選制實驗器材

學生設(shè)計出實驗方案后，可以向?qū)嶒炇医枰恍﹥x器，還可以利用廢舊物品自制一些器材。如:一些學生把廢電爐絲制成電熱絲研究焦耳定律，把廢干電池中的鋅片取出做電極，制作水果電池;用廢棄的可樂瓶研究液體壓強與深度關(guān)系;用家里廢棄的花線與大鐵釘做成電磁鐵，研究電流的磁效應;用廢棄的薯片筒和薄膜紙模擬照相機，等等。這樣學生不僅有效地利用了廢物，減少對環(huán)境污染，而且鍛煉了動腦動手的能力，更充分發(fā)揮了創(chuàng)新能力與實驗構(gòu)建能力，開闊了視野，增長了見識。

3.學生自主演示自己設(shè)計的實驗

學生把實驗設(shè)計出來，都想主動地把實驗演示給同學觀摩，每個學生都希望得到同學的贊許而得到滿足成功感。當演示實驗成功時，會得到同學的掌聲與敬慕;當演示實驗失敗時，同學會伸出友誼之手，在精神上鼓勵他們，在設(shè)計實驗中輔導他們，在操作上幫助他們。學生演示的實驗可以相互探討、相互磋商，相互學習，從而達到共同成功、共同提高的效果。這樣做的好處之一:可以增加學生知識與情感的溝通與交流;之二:可以展示學生的成功喜悅感，樹立學生的學習自信心;之三:可以培養(yǎng)學生的觀察能力，數(shù)據(jù)處理能力，以及現(xiàn)象分析能力;之四:不僅可以發(fā)揮學生的主觀能動性，而且可以培養(yǎng)學生的動手操作能力。

二、學生實驗——“開放”

1.實驗方法開放

以測導體電阻為例，在上課時筆者對學生講明實驗目的，至于實驗方法由各小組討論決定，并要求學生畫出相應的電路圖。學生通過相互討論、研究后，設(shè)計了多種實驗方法，如伏安法、伏阻法、安阻法、極端法等，一些學生還采用了單表間接的測量方法，大大提高了運用知識的綜合能力，同時培養(yǎng)了發(fā)散思維和勇于創(chuàng)新的精神。學生主動性學習與研究性學習的精神得到了充分發(fā)揮，在寬松和諧的氣氛中學到了知識，在樂學環(huán)境中鍛煉了能力。

2.實驗步驟與目的開放

在伏安法測電阻的實驗中，筆者要求學生只帶課本進入物理實驗室，不帶實驗報告手冊。在學生動手做實驗前筆者只強調(diào)了各種電表的使用方法和注意事項。在實驗過程中，有的學生用伏安法測電阻時，分別用內(nèi)接法和外接法;有的學生還用該電路圖驗證了影響電阻大小大的因素，取兩段橫截面積相同、長度不同的鐵導線，或長度相同而橫截面積不同的鐵導線，或長度橫截面積相同的銅和鐵導線，分別測出它們的電阻并進行分析。培養(yǎng)學生觀察、分析問題的能力，實驗中的應變能力，并熟練掌握了實驗探究的方法(如控制變量法)。

3.實驗歸納開放

在實驗后筆者讓學生多角度、多層次深入細致地觀察、分析實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，從而開放性地歸納出實驗結(jié)論。如:有的小組分析實驗數(shù)據(jù)，得出如下結(jié)論:A.伏安法測電阻時，用內(nèi)接法測量值偏大，用外接法測量值偏小;B.多次測量，求平均值可減小誤差;C.影響電阻的因素除了長度、橫截面積、材料外，還與溫度有關(guān)。通過以上幾個方面的歸納與總結(jié)，學生培養(yǎng)了分析、概括實驗結(jié)論的能力，還拓展了知識領(lǐng)域。

總之，在教學過程中，教師既要遵循“教師為主導，學生為主體”的教學規(guī)律，又要不斷加強實驗教學的改革與創(chuàng)新，以激發(fā)學生的學習興趣為核心，注重培養(yǎng)學生的能力，不斷提升教學效果。