靈活演變實驗　培養(yǎng)創(chuàng)新思維

曾應彪

中學物理本質上是一門實驗科學，物理實驗是以一定的理論知識為基礎，要求學生個體參與的實踐活動。在實驗的過程中，教師若能科學合理地對傳統(tǒng)的實驗教學進行演變，適時地給學習者創(chuàng)設培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的環(huán)境，創(chuàng)新教學必將時半功倍。所謂實驗演變，就是指在原有實驗的基礎上，對原有實驗目的、實驗器材、實驗方法或實驗模式進行適當改變，形成新的實驗，給學生新的鍛煉機會，以增強對學生的觀察力、思維能力和實踐能力的培養(yǎng)。新的實驗的形成，本身就是一個創(chuàng)新的過程。學生在教師提供的這一新型環(huán)境中，各種思維得到培養(yǎng)和發(fā)展，思維的特征發(fā)生變化，創(chuàng)新能力得到進一步的提高。

利用演變實驗來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維素質，可通過以下幾個途徑來實現(xiàn)：

（1）演變實驗目的，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維和逆向思維能力。演變實驗目的就是在原有實驗條件的基礎上，改變實驗器材的用途，以原有的器材實現(xiàn)不同的實驗目標。演變實驗目的，可以使實驗的目的變得發(fā)散而多元化，即利用現(xiàn)有條件探索多方面的問題或者得出多種結論，實驗目標的多元化，引導學生從多方面尋求變異，不依常規(guī)，運用多種方法，通過不同途徑去思考問題，以培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維。實驗目的的改變，糾正了學習者“一個實驗與一套器材一一對應”的定式觀點，打破了學生思維中“先目的，后器材”的固有定勢，把學生的思維引入到了一個雙向的環(huán)境中。學生的思維不但要適應由目的到器材的過程，同時還要努力由器材分別向不同的實驗目標靠近，在思維的往返訓練中，學生的思維復雜程度加深，從而使學生的逆向思維得到了明顯的提高。例如：在做了初三物理《測定小燈泡的電功率》這一實驗后，我引導學生繼續(xù)討論：利用現(xiàn)有器材還可完成哪些實驗？學生根據(jù)現(xiàn)有器材，充分運用已有知識，努力搜集有關信息，提出不同的實驗構想，并圍繞實驗目標進行驗證，從而形成了較為全面的結論：①利用控制變量法粗略研究歐姆定律；②測定小燈泡在一定狀態(tài)下的電阻值；③定性研究燈絲電阻隨溫度變化的情況；④研究滑動變阻器的作用；實驗目的的多元化，使實驗更具有探索性。通過討論和探索，學生的思維往返經(jīng)歷了由點到面的擴展，發(fā)散思維和逆向思維同時得到了培養(yǎng)。

（2）演變實驗器材，培養(yǎng)學生的集中思維和直覺思維能力。在明確的實驗目的下，要求學生靈活演變實驗器材或者自主選擇不同的器材，以達到同一實驗的目的，不失為培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的提供又一重要手段。學生運用已有的信息，思維的步驟從不同途徑一步一步指向唯一的目標，朝著一個方向獲得正確的答案，有利于培養(yǎng)學生的集中思維。實驗器材的變化，使得實驗原理、觀察對象和觀察方法也隨之變化，這就促使學生必須更加謹慎地進行實驗操作，倍加細致地觀察實驗中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，提高了學生觀察的敏銳性，有效地提高了學生的直覺思維能力。在《密度》的總復習中，我設計了如下的開放性實驗設計題：自選器材，設計一個“測定一實心木塊的密度”的實驗。在目的明確的前提下，學生系統(tǒng)搜集與密度有關的各種信息，大膽構建實驗框架，自行選擇實驗器材，科學論證實驗方法，進行規(guī)范的實驗操作，最后大多數(shù)同學都能從。①測質量、體積；②二次稱重法稱重、測浮力；③在已知密度的液體中懸浮等三個方面來解決這一問題；學生通過訓練，不僅掌握了分析問題、解決問題的方法，而且思維的變通性、獨特性有了增強，思維變得更活躍、更規(guī)范化。實踐證明，多途徑的知識綜合及全方位的實驗觀察，能使學生的集中思維和直覺思維得到有效的培養(yǎng)。

（3）改進實驗方法，培養(yǎng)學生的邏輯思維和辯證思維能力。由于教材、知識結構等多方面因素的限制，中學物理實驗的一些方法或步驟不十分科學嚴格，因此，教師本身要有敏銳的目光和敢于質疑的態(tài)度，絕不能盲從于原有的實驗方法。實驗教學中教師要善于營造質疑的環(huán)境，鼓動學生運用已有知識對實驗方法、實驗步驟進行系統(tǒng)的分析，充分發(fā)揮學生的邏輯分析能力，探索改進實驗方法，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。同時，要教會學生用全面、運動、發(fā)展的目光去看問題，聯(lián)系初中物理的知識結構，分析實驗原理及方法的局限性，學會辯證邏輯地思考問題，例如：在《研究歐姆定律》的實驗中，當探索流過導體的電流強度與導體兩端電壓的關系時，部分同學測得的電流、電壓值誤差較大，這時，我們應及時引導學生分析誤差產(chǎn)生的原因，綜合電流的熱效應知識及溫度對導體電阻的影響，得出通電時間不能太長的結論，同時對實驗方法進行改進，以增強實驗效果，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。又如在《焦耳定律》一章中研究通電導體放出的熱量與電流強度的關系時，讓學生用發(fā)展的目光分析得出：倘若具有混聯(lián)電路的知識，就能將兩個實驗合并，以簡化實驗和提高實驗的精度的結論，從而鍛煉了學生的辯證思維能力。

（4）演變實驗模式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造意識和科學作風。物理實驗創(chuàng)造的是“最確實、最少受干擾”、“保證過程以其純粹形態(tài)進行”的物理環(huán)境，它是理論密切聯(lián)系實際的過程橋梁，在這個過程中蘊藏著極其活躍的因素，能夠活化學生學到的物理知識。因此，演變實驗模式，讓學生有最多的機會探索、研究實驗，是對學生進行創(chuàng)造意識訓練和科學作風培養(yǎng)的有效途徑。實驗教學中，教師應突破傳統(tǒng)的教材和大綱的束縛，大膽演變實驗模式，可以把驗證性實驗演變成探索性實驗，把以教師為主要操作者的演示實驗演變成學生親自動手的分組實驗，把課外小實驗演變成課堂實驗等。驗證性實驗向研究探索性實驗的轉化，使學生始終處于積極的“發(fā)現(xiàn)”之中，它能較好地激發(fā)學生探求知識的欲望，培養(yǎng)學生的觀察、歸納和概括能力，例如，將《驗證液體內部壓強公式》的實驗演變?yōu)椤短剿饕后w內部壓強公式》的實驗等。在研究、探索的過程中，學生推理、判斷在前，實驗驗證在后，思維過程必然會迸發(fā)許多創(chuàng)新的火花，有效地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識。一些較為復雜的演示實驗，如《阿基米德原理》實驗、《光的反射定律》實驗等，由于這些實驗本身是一個嚴格的科學過程，要想獲得成功，必須一絲不茍。把這些演變成學生實驗后，要求學生積極動手和相互協(xié)作，這對培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力、培養(yǎng)學生實事求是的態(tài)度和嚴謹?shù)目茖W作風十分有益；另外，實驗中蘊含著豐富的辯證唯物主義教育素材，這對學生科學世界觀的形成起著重要的促進作用。

當然，改變實驗中的某一要素對培養(yǎng)學生的各種思維能力和素質并不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。在一定的環(huán)境下，適當改變某一要素可以多方面地培養(yǎng)學生的思維能力和綜合素質。物理實驗在物理學中的地位，決定了通過實驗演變培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和綜合素質成為可能，它必將成為創(chuàng)新教育的又一重要途徑。雖然學生適應實驗演變的教學形式有一個循序漸進的過程，但只要我們能持之以恒地把好實驗演變這—關，始終不渝地把培養(yǎng)學生的思維素質放在教學的首位，不失時機地引導、訓練學生的各種思維能力，創(chuàng)新之花必將綻放于充滿“磁性”的物理實驗課堂！