如何在物理實驗操作中培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和創(chuàng)新能力

物理是以觀察、實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，觀察、實驗在物理教學(xué)中的地位是不言而喻的。新課標(biāo)更是要求教師摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自主地進(jìn)行觀察和實驗活動。但是長期傳統(tǒng)的應(yīng)試教育烙印卻還深深影響農(nóng)村學(xué)校，出現(xiàn)了大批“一長四短”的學(xué)生：一長指擅長應(yīng)付考試，四短指：觀察能力差，獨立思考能力差，自學(xué)能力差，創(chuàng)新能力差。于是許多在校時的高材生畢業(yè)后在科技創(chuàng)新方面卻表現(xiàn)得很一般，甚至碌碌無為。這不能不說是教育的某種失敗。在物理教學(xué)中觀察能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是必不可少的，尤其在實驗教學(xué)中更是不可或缺。因此，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和創(chuàng)新能力就成為物理實驗教學(xué)中的一項重要任務(wù)。

我校是一所農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)初中學(xué)校，物理實驗教學(xué)不容樂觀：一是物理教師素質(zhì)不高，物理教師在教學(xué)上投入的精力和時間非常有限；二是新課程實施中面臨著硬件“跟不上”的現(xiàn)象，“普九”驗收雖有政府投入，教學(xué)條件也有所改觀，但是常有令我們物理教師哭笑不得的事，如購買回來的“演示溫度計”里的液柱是用一根染紅的繩子來替代，通過人手拉動、配合口述，顯示溫度的變化；三是學(xué)生素質(zhì)不高，尤其是農(nóng)村學(xué)生，他們認(rèn)為做實驗純粹是好玩，走過場，懶動手腦、實驗?zāi)芰O差；四是學(xué)校重視不夠。我校初二物理每周只安排兩節(jié)課，教師能夠完成教學(xué)任務(wù)已不錯了(如人教版按教師教學(xué)用書八年級下冊總課時36節(jié)，而我校安排一學(xué)期的物理教學(xué)課時僅為40節(jié))，更談不上實驗教學(xué)。鑒于這樣的情況，我就如何培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和創(chuàng)新能力談?wù)勎业膸c看法。

一、在初中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力

1.培養(yǎng)學(xué)生觀察的興趣，明確觀察的重要性

觀察是獲得對事物的感性認(rèn)識的主要途徑，也是引起思維、促進(jìn)智力發(fā)展的認(rèn)識基礎(chǔ)，由于學(xué)習(xí)動機中最活躍的成分是興趣，興趣的培養(yǎng)不僅能轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的動力而且也能促進(jìn)智能的發(fā)展，以提高學(xué)習(xí)的質(zhì)量和形成良好的個性品質(zhì)，更好地發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)作用，把興趣轉(zhuǎn)化為求知欲，也只有產(chǎn)生了興趣才能調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，也唯有調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性，學(xué)生才會積極主動地做到“提出問題—探討問題—解決問題”。因此，教師在教學(xué)中必須抓住學(xué)生的“好奇心”，盡一切辦法變好奇心為觀察興趣，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為求知欲望。為了培養(yǎng)學(xué)生的觀察興趣，明確觀察的重要性，在課堂教學(xué)中可以向?qū)W生介紹生活常見的物理現(xiàn)象，做有趣的物理實驗，如農(nóng)村生產(chǎn)中牛拉犁的現(xiàn)象，提問學(xué)生是牛拉犁的力大還是犁拉牛的力大，學(xué)生一定馬上問答是牛拉犁的力大，而教師在給予否認(rèn)的同時，學(xué)生一定會感到驚訝，從而產(chǎn)生好奇心，進(jìn)而提出了問題，進(jìn)一步探討，產(chǎn)生了想解決問題的欲望?；蛘呦?qū)W生介紹中外科學(xué)家故事，如瓦特從燒開水時，水蒸氣不停地沖擊鍋蓋的觀察中，發(fā)明了蒸汽機等，科學(xué)家正是從這些微不足道的物理現(xiàn)象的觀察中，做出各種發(fā)明和創(chuàng)造的，這樣，大大激發(fā)了學(xué)生觀察的興趣，使學(xué)生更加明確觀察的重要性。

2.加強課堂演示示范作用：對學(xué)生提出觀察的要求

課堂演示實驗在實驗教學(xué)中起著獨特性的作用，是物理教學(xué)的一個重要部分，也是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的一種重要途徑和手段。在課堂上演示實驗的同時應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會觀察，并正確熟練地使用各種儀器進(jìn)行簡單的物理實驗。

第一，觀察要實事求是。在物理實驗教學(xué)中，要求學(xué)生堅持實事求是地尊重客觀事實，如實地記錄實驗中觀察到各種現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，做到嚴(yán)格把實驗事實和自己對事實的解釋區(qū)別開來，堅持實事求是的科學(xué)態(tài)度，不僅是提高物理實驗質(zhì)量的要求，也是增強學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的需要。

第三，要眼腦并用，同時要認(rèn)真細(xì)致，深入地觀察。學(xué)生往往不善于集中注意力觀察物理現(xiàn)象的本質(zhì)部分，而是被一些新奇的、有趣的表面現(xiàn)象所分散，好像在看把戲似的，使演示實驗達(dá)不到應(yīng)有的目的，所以只有認(rèn)真細(xì)致地觀察才能隨時捕捉其本質(zhì)，只有深入觀察才能發(fā)現(xiàn)細(xì)微的變化，實驗中更要提倡眼腦并用，即把觀察和思維緊密結(jié)合起來，從觀察到的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)新的問題，從而進(jìn)一步探究并加以解決。如在探究電阻上的電流跟兩端電壓關(guān)系的實驗中，教師在實驗前一定要使學(xué)生明白滑動變阻器的作用，對學(xué)生提出要認(rèn)真細(xì)致觀察滑片的移動，同時，眼睛要觀察電流表和電壓表的變化情況。電阻、電流和電壓三者之間關(guān)系單憑觀察是不能順利解決的，它更需要學(xué)生聯(lián)系觀察到的現(xiàn)象動腦思考，并如實記錄數(shù)據(jù)，列表分析，尋找數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，從而得出實驗結(jié)論。

3.教會學(xué)生正確的觀察方法

觀察是有目的、有計劃的感知事物的外在屬性或事物之間的外部聯(lián)系，感知與思維總是密切聯(lián)系著，整個觀察過程都包含有積極的思維活動，因此教師還必須教給學(xué)生正確的觀察方法。對不同的實驗可采用不同的觀察方法。

一是發(fā)現(xiàn)觀察法。即讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，尋找規(guī)律探究原因，最后得出結(jié)論，如在平面鏡成像特點實驗中，引導(dǎo)學(xué)生觀察所使用儀器，它們在實驗中起到什么作用，實驗中學(xué)生通過觀察物與像的大小關(guān)系，物與像到鏡面距離關(guān)系，以及物與像連線特點，聯(lián)系實驗現(xiàn)象積極思考、分析實驗現(xiàn)象，自己嘗試歸納得出結(jié)論。

二是比較觀察法。由于事物與事物之間，現(xiàn)象與現(xiàn)象之間總是既有聯(lián)系又有區(qū)別，教師在教學(xué)過程中，要注意將事物和現(xiàn)象分析比較，善于在不同事物和現(xiàn)象的比較中找出它們之間的異同點，如觀察用溫度計測量溫度，用彈簧測力計測力的大小，刻度尺測量物體的長度，可以比較它們的結(jié)構(gòu)、刻度線、分度值操作的異同點。

三是分步觀察法。對于一些復(fù)雜的物理現(xiàn)象，應(yīng)按照所制定的觀察計劃引導(dǎo)學(xué)生按部就班地仔細(xì)觀察，如研究阿基米德定律實驗時，結(jié)合本校儀器設(shè)備，按以下步驟進(jìn)行。(1)在彈簧秤下掛一小桶，觀察彈簧的指針位置(即讀數(shù))；(2)取下小桶，把與小桶容積相同的圓柱體掛在彈簧秤下，記下此時示數(shù)。(3)將圓柱體部分浸入溢水杯的水中，用小桶接住溢出來的水，同時觀察彈簧秤示數(shù)的變化，直至圓柱體全部浸沒在水中，記下此時示數(shù)。(4)再次用彈簧秤稱出小桶和溢出水的總重量，觀察彈簧示數(shù)，以及小桶中水的體積。

總之，要培養(yǎng)學(xué)生良好觀察能力，就必須培養(yǎng)學(xué)生的觀察興趣，通過觀察教師的演示實驗，使學(xué)生在頭腦中形成物理圖景，建立感性認(rèn)識，再經(jīng)過分析、概括、思維加工，形成物理概念或規(guī)律，通過師生合作、生生合作等途徑達(dá)到解決問題掌握知識的目的。

二、在初中物理實驗中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

1.改革演示實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

傳統(tǒng)的課堂演示實驗一般以教師為主體，學(xué)生僅僅是旁觀者，沒有直接參與，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，改革演示實驗教學(xué)模式，建立“引導(dǎo)—探索—實驗—掌握”的教學(xué)模式，不拘泥于教材和教參的安排，要進(jìn)行一些實驗過程問題設(shè)計，將學(xué)生推上思考問題、解決問題的主體地位。例如，在研究水蒸發(fā)快慢與什么因素有關(guān)的實驗，教師不是把結(jié)論簡單地告訴學(xué)生，而是向?qū)W生提供酒精燈、玻璃片、滴管、水等器材，讓學(xué)生通過實驗與思考，自己弄清影響蒸發(fā)快慢的因素。教師只講重點、關(guān)鍵點和注意點，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，讓學(xué)生通過實驗進(jìn)行探索和研究，得出結(jié)論。采取提問、答疑、討論、觀察、動手操作等方式，變單向信息傳遞為雙向式、多向式信息互動交流，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動作用，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

2.創(chuàng)新學(xué)生實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

學(xué)生進(jìn)行分組實驗，普遍現(xiàn)象是學(xué)生只重視簡單的操作練習(xí)，從器材方法到表格設(shè)計再到實驗操作都是按照規(guī)定好的步驟和方法進(jìn)行，學(xué)生只是依葫蘆畫瓢，失去對實驗的探索欲望，思維單一、呆板、缺乏靈活性和創(chuàng)造性。為此，我們應(yīng)改學(xué)生實驗為探索性實驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。如《測量液體密度》的分組實驗，實驗前教師可引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維：你們能設(shè)計出幾種測量液體密度的方法?學(xué)生充分發(fā)揮自己的聰明才智，可能會提出多種不同的方案，有的學(xué)生會提出用“溢水法”測出液體密度，即運用阿基米德原理測出排開液體體積及重量，求出密度；有的學(xué)生會選用量杯來測液體密度，減小了實驗步驟繁瑣等，在多種實驗方案中，教師引導(dǎo)學(xué)生通過分析、探索各種方案的利弊、成功因素的影響、結(jié)果準(zhǔn)確程度的比較等，選擇一種最合理，效果最好的實驗方案。這種研究的氛圍既提高了學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。

3.改演示實驗為學(xué)生分組實驗，增強創(chuàng)新體驗

將演示實驗改為學(xué)生實驗，可變被動接受為主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的獨立性。如二力平衡的演示實驗，改為分組實驗。在教師的啟發(fā)指導(dǎo)下，將演示的過程轉(zhuǎn)化為學(xué)生自己獨立自主地運用實驗去探求知識或獲取必要的感性知識，從而得出結(jié)論的過程。這樣不僅在課堂上增加學(xué)生動手動腦的機會，加強實驗操作基本功的訓(xùn)練，而且還可以通過實驗探求知識，獲取知識，對學(xué)生而言，這本身就是創(chuàng)新的過程。變演示實驗為分組實驗，增加的就是學(xué)生的創(chuàng)新體驗。這種效果是單純的演示實驗所不能達(dá)到的。

4.開辟第二課堂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

開辟第二課堂既可完善、豐富、深化課堂教學(xué)，又可培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能，發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)新能力，主要形式有：①指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外實驗；②組織參觀活動，如開放實驗室；③舉行操作實驗競賽；④組織課外興趣小組等。例如，講無線電發(fā)射和接收時，可讓學(xué)生在課外制作“小廣播臺”；講溫度計測溫原理時，課后指導(dǎo)學(xué)生動手設(shè)計自制簡易溫度計；講光的反射時，讓學(xué)生自制潛望鏡等，這種“小制作”的活動是非常有效的，它不僅能發(fā)展學(xué)生的個性特長，提高學(xué)生物理實驗操作能力，還培養(yǎng)了學(xué)生的實驗創(chuàng)新能力。

眾所周知，觀察是研究自然科學(xué)的最基本方法。人們認(rèn)識自然，總是從觀察開始，俄國著名科學(xué)家門捷列夫曾說過：“科學(xué)的原理起源于實驗的世界和觀察的領(lǐng)域，觀察是第一步。沒有觀察就不會有接踵而來的前進(jìn)?！比魏螌嶒灦茧x不開觀察，物理實驗更是如此。觀察能力的培養(yǎng)與提高是整個實驗教學(xué)中能力培養(yǎng)和提高的首要前提。當(dāng)然，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的同時，也要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，因為只有創(chuàng)新才有發(fā)展，21世紀(jì)科學(xué)知識的快速更新，使得21世紀(jì)所需的人才必須具有開拓的創(chuàng)新能力。而素質(zhì)教育的核心是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力，這就要求學(xué)生具有創(chuàng)新能力，具有廣闊的視野。

總之，在物理教學(xué)中，我們應(yīng)不斷利用實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生懂得觀察實驗又敢于求異，解決問題能多方設(shè)想、不拘一格，從而更好地掌握物理知識。