在物理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在物理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程中，物理實(shí)驗(yàn)起著非常重要的作用，可以說(shuō)，沒(méi)有物理實(shí)驗(yàn)就沒(méi)有物理學(xué)。因此，在中學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)給予足夠的重視，同時(shí)要以物理實(shí)驗(yàn)為載體，在教學(xué)中加強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。江澤民強(qiáng)調(diào)指出:“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力，一個(gè)沒(méi)有創(chuàng)造力的民族，難以屹立于世界民族之林。”中學(xué)生正處于思維發(fā)展最活躍、思維品質(zhì)逐步形成的時(shí)期，因此，培養(yǎng)中學(xué)生良好的思維品質(zhì)和勇于創(chuàng)新的能力無(wú)論對(duì)個(gè)人還是對(duì)國(guó)家都具有重要的意義。那么如何在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)中學(xué)生的創(chuàng)新能力呢?我在此結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，略陳管見(jiàn)。

一、演示實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

演示實(shí)驗(yàn)是教師結(jié)合物理教學(xué)內(nèi)容在課堂上進(jìn)行的示范實(shí)驗(yàn)，是物理教學(xué)中常用的教學(xué)方法。教師在演示過(guò)程中要講明實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃怼⑵鞑氖褂谩⒃O(shè)計(jì)思想，分析可能出現(xiàn)的問(wèn)題;用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和嫻熟的操作技能給學(xué)生作出示范，在示范的過(guò)程中，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生有目的地觀察和思考，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力。如在電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)中將磁鐵相對(duì)于線圈分別快速和慢速插入和抽出時(shí)，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)，通過(guò)觀察分析出現(xiàn)象與本質(zhì)間的聯(lián)系。有的學(xué)生觀察不出偏轉(zhuǎn)方向與角度的不同，反映出不同的觀察能力。這時(shí)教師要加以引導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)該觀察什么，怎樣去觀察注意現(xiàn)象中的微小的變化，說(shuō)不定這一微小的變化就是一個(gè)偉大發(fā)現(xiàn)的開(kāi)始，進(jìn)而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的觀察能力。科學(xué)上的一些重大發(fā)現(xiàn)，如X射線、電流磁效應(yīng)等都是和科學(xué)工作者敏銳的觀察力分不開(kāi)的。

另外，教師要正確對(duì)待學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的“意外”發(fā)現(xiàn)，不能因?yàn)楹臀覀兺ǔ５慕Y(jié)論不同，就視而不見(jiàn)，不加解釋或視之為異端、一棍打死。學(xué)生的“意外”發(fā)現(xiàn)正是學(xué)生積極思考的結(jié)果，教師要加以引導(dǎo)和保護(hù)，使學(xué)生的思維向廣度和深度發(fā)展，這也是鍛煉學(xué)生創(chuàng)造力的好時(shí)機(jī)。例如通常教師用下圖所示的電路來(lái)演示“直流電不能利用變壓器改變電壓”，演示前教師會(huì)通過(guò)對(duì)變壓器原理的分析，得出結(jié)論:“盡管線圈中有電流通過(guò)，電壓表V的示數(shù)不為零，但V的示數(shù)應(yīng)為零。”閉合開(kāi)關(guān)后，大多數(shù)同學(xué)由于頭腦中有先入為主的結(jié)論，理所當(dāng)然地認(rèn)為V表示數(shù)為零，他們觀察的結(jié)果也的確如此，但細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)，閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，V表的示數(shù)會(huì)有明顯的擺動(dòng)，之后才會(huì)回到零刻度處，這是什么原因呢?教師應(yīng)對(duì)這一觀察結(jié)果加以肯定，并抓住時(shí)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生作進(jìn)一步的探索。這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和求異思維，而且為以后愣次定律的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

二、分組實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生利用一定的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)備，進(jìn)行獨(dú)立操作的實(shí)驗(yàn)形式。它的主要是對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΓⅡ?yàn)證和探索一些重要的物理規(guī)律，達(dá)到鞏固、深化物理概念和定律的目的。

學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，要掌握儀器的構(gòu)造、原理和使用方法，實(shí)驗(yàn)前要精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，其實(shí)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程就是一個(gè)創(chuàng)新的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生要?jiǎng)邮帧?dòng)腦，以使設(shè)計(jì)的方案更趨合理。如我們?cè)贾脤W(xué)生進(jìn)行“伏安法測(cè)電阻”的分組實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)中必備的儀器是電流表和電壓表)，實(shí)驗(yàn)時(shí)其中一組中的電壓表發(fā)生了故障不能使用，但這組同學(xué)用剩下的實(shí)驗(yàn)儀器順利完成了任務(wù)，他們的實(shí)驗(yàn)方案是這樣的(圖2):①閉合開(kāi)關(guān)，將滑片移到A端，測(cè)得此時(shí)的電流I;②閉合開(kāi)關(guān)，將滑片移到B端，測(cè)得此時(shí)電流為I如果條件允許的話，根據(jù)實(shí)際情況，教師可將演示實(shí)驗(yàn)改為分組實(shí)驗(yàn)，變被動(dòng)接受為主動(dòng)求索，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的獨(dú)立性，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生變依賴(lài)為探索，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望，培養(yǎng)學(xué)生忠于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的求實(shí)精神和領(lǐng)悟教材的思維方法;將測(cè)量性實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，變思維的單一性為多向性。

三、課外實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

課外實(shí)驗(yàn)是課堂實(shí)驗(yàn)的有效補(bǔ)充，不僅能鞏固深化課內(nèi)知識(shí)，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、知識(shí)遷移能力和靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，增強(qiáng)學(xué)生思維的獨(dú)立性。

課外實(shí)驗(yàn)的有效開(kāi)展，可以讓學(xué)生學(xué)到課內(nèi)學(xué)不到的知識(shí)，鍛煉其各方面的能力包括創(chuàng)新能力。學(xué)生要進(jìn)行某個(gè)實(shí)驗(yàn)，首先要進(jìn)行收集大量的素材和信息，然后加以處理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，處理可能出現(xiàn)的故障，直至問(wèn)題的最終解決，這樣可以鍛煉學(xué)生對(duì)同一問(wèn)題全方位、廣角度、多途徑地去思考，從而發(fā)展學(xué)生求異思維和創(chuàng)新能力。

我曾布置一個(gè)根據(jù)家中電路連接情況繪制家庭電路圖的課外作業(yè)，大多數(shù)學(xué)生作出了和課本上基本一致的電路圖，惟獨(dú)有個(gè)學(xué)生所畫(huà)的電路圖與眾不同，如圖3所示。究其原因，他家中樓梯上使用的是單刀雙擲開(kāi)關(guān)，這種開(kāi)關(guān)雖不是其本人的發(fā)明創(chuàng)造，但是他這種不入俗套、實(shí)事求是、積極探索的精神是值得肯定和倡導(dǎo)的。

四、邊教邊實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

邊教邊實(shí)驗(yàn)是新課與學(xué)生實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的教學(xué)形式。邊教邊實(shí)驗(yàn)介于演示和分組實(shí)驗(yàn)之間，學(xué)生在教師的演示之后能及時(shí)動(dòng)手，不僅能鍛煉觀察力、模仿力，而且能培養(yǎng)動(dòng)手能力，克服演示實(shí)驗(yàn)的不足，是值得提倡的實(shí)驗(yàn)形式。

邊教邊實(shí)驗(yàn)?zāi)康男悦鞔_，指導(dǎo)性強(qiáng)，往往是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，教師指導(dǎo)時(shí)容易平鋪直敘，甚至把實(shí)驗(yàn)的結(jié)果呈現(xiàn)給學(xué)生，不給學(xué)生留下思考和發(fā)揮的余地，學(xué)生只是機(jī)械地模仿，抑制了學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)揮。這種做法是不明智的，應(yīng)把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，教師只是引導(dǎo)，即只作宏觀調(diào)控，這樣學(xué)生才有廣闊的發(fā)揮空間，才有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

總之，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有著重要的作用，我們應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)的教學(xué)和對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生在做中學(xué)，在做中培養(yǎng)創(chuàng)新能力。當(dāng)然，對(duì)于中學(xué)生來(lái)說(shuō)，我們并不能期望他們有什么重大的發(fā)明創(chuàng)造，但綜觀歷史上一些科學(xué)家的成功經(jīng)驗(yàn)，無(wú)不得益于青少年時(shí)期的良好教育和優(yōu)良的思維品質(zhì)。因此，對(duì)中學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要切實(shí)重視起來(lái)。