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

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)理論的基礎(chǔ)，是探討物理現(xiàn)象及其規(guī)律的基本方法。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積極引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。本人結(jié)合實(shí)際教學(xué)，談?wù)勗谖锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的幾點(diǎn)做法。

一、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)探究問題的欲望

創(chuàng)設(shè)物理問題情境是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的良好開端。教師要在課前做好充分的準(zhǔn)備，在課堂上努力創(chuàng)設(shè)物理問題情境，激發(fā)學(xué)生探究問題的欲望，使學(xué)生處于一種探究問題的沖動(dòng)之中，從而積極、主動(dòng)地去想去做。創(chuàng)設(shè)問題情境的方式有很多，如語言、多媒體、游戲、演示實(shí)驗(yàn)等。針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師可以采取不同的方式創(chuàng)設(shè)情境。例如，在“浮沉條件”一節(jié)的教學(xué)中，可用演示實(shí)驗(yàn)的方式創(chuàng)設(shè)情境：在盛有一定鹽水的燒杯中，放入一個(gè)木塊，木塊浮在液面上；放入一個(gè)鐵塊，鐵塊沉入杯底；放入一個(gè)雞蛋，雞蛋懸浮于液體之中；再向燒杯中加鹽攪拌，則見雞蛋上浮，最終浮在液面上；然后將此雞蛋取出放入另一杯清水中，又見雞蛋下沉到杯底。以上情境使我們看到：在同一種液體里，放入不同的物體，浮沉情況不同；而將同一物體放進(jìn)不同的液體里，浮沉情況又不相同。那么，物體的浮沉到底與哪些因素有關(guān)呢？這樣從情境中引出問題，可為學(xué)生提供良好的暗示或啟迪，喚起學(xué)生的好奇心、激發(fā)學(xué)生的探究激情和創(chuàng)新精神。

二、創(chuàng)設(shè)探究問題的空間，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性

要提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，就得為學(xué)生提供一個(gè)廣闊的思維空間，使學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)到探究的樂趣，鼓勵(lì)成功，讓學(xué)生品嘗成功的喜悅。所以，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要精心設(shè)計(jì)具有探究空間的問題。例如，在“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，可提出問題：1.實(shí)驗(yàn)原理是什么？所測(cè)的物理量有哪些？2.選用的器材是什么？怎樣選用電流表與電壓表的量程？3.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格？表格中是否設(shè)置平均功率這一欄？4.實(shí)驗(yàn)中怎樣做到手眼配合來調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓？

5.不改變連接好的電路，還可以完成什么實(shí)驗(yàn)？6.如果將電壓表換成一個(gè)定值電阻，你能否重新設(shè)計(jì)電路，測(cè)出小燈泡的額定功率？通過一系列的問題，引導(dǎo)學(xué)生自由探究，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性。

三、用科學(xué)的方法啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維

初中物理實(shí)驗(yàn)研究方法很多，常用的有以下幾種方法：（1）控制變量法；（2）轉(zhuǎn)換法；（3）類比法；（4）理想化法；（5）等效法。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行各種研究方法的指導(dǎo)，將研究方法貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的始終，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中潛移默化地接受科學(xué)方法教育，使學(xué)生的思維模式不斷向科學(xué)思維模式轉(zhuǎn)化。寓科學(xué)思想和方法教育于知識(shí)的獲得過程中，這對(duì)開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有重要的意義。例如，在“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，同時(shí)用到了控制變量法和轉(zhuǎn)換法。實(shí)驗(yàn)過程中指導(dǎo)學(xué)生分三步完成：（1）控制電流和電阻相同，探究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系，（2）控制電流和通電時(shí)間相同，探究電熱與電阻的關(guān)系，（3）控制電阻與通電時(shí)間相同，探究電熱與電流的關(guān)系。通過以上三步實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生切身體會(huì)到“控制變量法”的運(yùn)用，便于循序漸進(jìn)地得出科學(xué)的結(jié)論。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生觀察煤油中溫度計(jì)示數(shù)的大小來比較導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，將看不見的“熱量變化”用溫度計(jì)示數(shù)的變化顯示出來，使抽象變?yōu)橹庇^，以利于物理規(guī)律的探究，使學(xué)生充分體會(huì)到“轉(zhuǎn)換法”在本實(shí)驗(yàn)中的妙處。事實(shí)證明，有了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生思維的創(chuàng)造成果才會(huì)越來越多。

四、放開思路，自由發(fā)揮，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在一個(gè)班集體中，學(xué)生的認(rèn)知水平，思維方式是有差異的，要想發(fā)展學(xué)生的思維，使學(xué)生的主體地位得到真正的體現(xiàn)，就要尊重學(xué)生的個(gè)體差異，就不應(yīng)該也不可能要求學(xué)生“整齊劃一”地去完成同樣的任務(wù)。所以，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要放開實(shí)驗(yàn)探究的思路，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究的多樣化。例如，在“功的原理”教學(xué)中，由于課堂時(shí)間的限制，在一節(jié)課上，不同的學(xué)生不一定能將課本上給出的兩種機(jī)械做功情況，同時(shí)用實(shí)驗(yàn)探究出來。這時(shí)，可指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況自選器材，探究出使用一種機(jī)械對(duì)物體做功的情況，然后將各小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果板書對(duì)比，學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)，不管是使用斜面、杠桿、定滑輪還是動(dòng)滑輪等機(jī)械對(duì)物體做功，所做的功都不少于直接用手所做的功。接著引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估和交流，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到：使用機(jī)械，雖然有的省力，有的省距離，有的能改變力的方向，但不會(huì)省功。這樣，便“水到渠成”地探究出功的原理：使用任何機(jī)械都不省功。使本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)在有限的課堂時(shí)間內(nèi)有計(jì)劃地完成。另外，教師還可根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自制器材，或利用身邊的小物品充當(dāng)器材來設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力與創(chuàng)新能力。

五、引導(dǎo)反思，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力

物理實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜，影響因素眾多，常有實(shí)驗(yàn)不成功或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象不明顯或出現(xiàn)異常之事發(fā)生。這時(shí)教師不要急著去指正，應(yīng)當(dāng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生反思，讓他們從儀器本身、實(shí)驗(yàn)操作、人為因素等方面來尋找失敗的原因，自我糾正，將問題解決。這樣，雖然他們走了彎路，經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)失敗的困惑和苦惱，但是，收獲了成功，他們會(huì)更加驚喜，從而領(lǐng)悟到創(chuàng)新的價(jià)值。例如：在做完“探究浮力的大小等于什么”的實(shí)驗(yàn)后，有的小組發(fā)現(xiàn)得出的結(jié)論：F浮＞G排，與課本上的阿基米德原理：F浮=G排相矛盾。這時(shí)可引導(dǎo)他們從溢水杯的放置情況、彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)前后變化情況、水是否達(dá)到溢水位或是否有水從溢水杯外壁流走等方面尋找誤差較大的原因。同學(xué)們經(jīng)過一番思考，討論后，為了使彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)前后變化明顯，他們選擇了杯口較大的溢水杯和體積較大的物塊，以便排出更多的水。因?yàn)榭招⊥疤p，讀數(shù)誤差較大，為了增加空小桶的重力，使讀數(shù)更準(zhǔn)確，他們還在空小桶中放入橡皮、小石塊等物品。實(shí)驗(yàn)完成后，與前面的結(jié)果相比較，數(shù)據(jù)更合理、大大減小了實(shí)驗(yàn)誤差，有利于正確結(jié)論的形成。正當(dāng)學(xué)生為自己的成功“忘乎所以”時(shí)，我又提出讓他們?cè)谡n后自制溢水杯，看看誰制作的溢水杯能使實(shí)驗(yàn)操作更簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)誤差更小、實(shí)驗(yàn)更容易成功？這樣，在課后的動(dòng)手制作過程中，更進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新品質(zhì)，使他們的創(chuàng)新思維得到延伸和發(fā)展。所以，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生走了彎路后，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生反思是很有必要的，因?yàn)閷W(xué)生在切身體驗(yàn)“失敗——修正——再失敗——再修正——收獲成功”的過程中，他們的想象力和創(chuàng)造性思維能力得到了升華，更有利于創(chuàng)新能力的發(fā)展。

總之，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們要充分挖掘物理實(shí)驗(yàn)的教育功能，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，突出學(xué)生的主體地位，相信學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生積極、主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中自我升華，提高自己的創(chuàng)新品質(zhì)、發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(責(zé)任編輯 易志毅)