加強物理實驗教學 培養學生的創新能力

摘 要： 實驗教學是培養學生創新能力的重要途徑，本文探討如何加強探究性實驗、研究性實驗、設計性實驗及實驗過程中滲透科學研究方法等，從而培養學生的創新意識、創新精神、創新思維能力及創造力。

關鍵詞：物理實驗；創新意識；創新精神；創新思維能力；創造力

“創新是一個民族的靈魂，是國家興旺發達的不竭之力”，“一個沒有創新能力的民族，難以屹立于世界先進民族之林。” 當今世界的競爭歸根到底是人才的競爭，尤其是具有創新能力的創新型人才的競爭，培養具有創新能力的創新型人才已成為當今乃至今后教育教學發展的人才目標。“我們必須把增強民族創新能力提高到關系中華民族興衰存亡的高度來認識。”由此可見，“教育的轉向—從守成性教育、維持性教育到創新性教育的轉向，從注重教育的文化傳承功能向注重教育的文化革新功能的轉向”是時代的召喚。

物理學是一門以實驗為基礎的學科，物理實驗教學以其生動、直觀和可操作引導學生動手、動眼、動腦，通過積極參與掌握實驗技能、學習科學的研究方法，培養學生的創新意識、創新精神、創新思維能力和創造力，可見中學物理實驗教學改革是實施創新教育的一個重要途徑。

一、加強探究性實驗的教學，培養學生的創新意識

創新意識就是“一種總用新知識、新方法去解決問題的態度和意愿。創新意識強的人總能從不同尋常的獨特視覺來分析問題，具有強烈的創造欲望和創造勇氣。創新意識是創新精神的前提條件，是創新精神的萌芽期。”②也就是說，創新意識是人腦對客觀世界產生了新觀點、新觀念、與眾不同的反映，即當人的思維處于積極、敏捷、興奮、高效狀態下而產生創新沖動意識。這就需要物理教師在課堂教學中應創設生動、富有探究性的問題情景，營造一個“允許學生運用知識發生錯誤，允許學生隨時改變自己的看法，允許學生發表不同于老師意見的看法，允許學生對課本的知識產生質疑”的寬松和諧的教育氛圍，使學生思維活躍，求知欲旺盛，敢想、敢說，樂于發表意見，勇于大膽創新，促使學生自主學習，誘發創新欲望，發揮個性潛能。本人認為，在中學物理實驗教學中，加強探究性實驗的教學，可以激勵學生不斷進行某種探究活動的動機，對創新思維的形成與發展具有啟發、導向的功能，是挖掘創新思維、推動創新的原動力。如：《必修2》“驗證動能與重力勢能的轉化和守恒”實驗中，按照課文中所給出的實驗步驟是驗證Ek1+Ep1與Ek2+Ep2的大小關系，我們可以鼓勵學生進行創新：重物在下落過程中，動能和重力勢能都在發生變化，能否去驗證ΔEk與ΔEp的關系，學生通過探究性實驗，嘗到科學探究的樂趣，大大激發學生的求知欲望和學習興趣，這也為后面歸納機械能守恒的不同表達式埋下伏筆。

二、加強研究性實驗的教學，培養學生的創新精神

創新精神是指對創新有強烈的欲望、堅強的信念、堅韌的毅力、勇敢的精神、嚴謹的科學品質和一絲不茍的工作作風。有人說，創造、發明靠的是機遇和靈感，似乎其它方面都是可有可無的，這是誤解。機遇有偶然性，但其中有它的必然性。巴斯得說：“機遇只偏愛那種有準備的頭腦。”而靈感的產生是以艱苦卓越的探索為前提的，在緊張思索后的松弛才能爆發出靈感的火花，正如畫家列賓所說的：“所謂靈感不過是頑強的勞動獲得的獎賞。”因此，在中學物理教學過程中，要充分利用物理學科的優勢，進行科學品質的教育和培養。要求學生要實事求是、不主觀臆斷、不帶任何主觀經驗成分去探索事物的規律。在中學物理教學中積極開展研究性學習課程，加強研究性實驗的教學，可以培養學生嚴謹、踏實的優良作風。研究性實驗以學生的自主性、探索性學習為基礎，從學生生活和社會生活中選擇和確定研究課題，主要以個人或小組合作的方式進行。通過親身實踐獲得直接經驗，養成科學精神和科學態度，掌握基本的科學方法，提高學生綜合運用知識解決問題的能力。如《選修3-1》“觀察運動電荷在磁場中的軌跡”實驗中，讓學生自主研究其軌跡：什么情況下是圓形軌跡，什么情況下是螺旋狀軌跡，形成的原因是什么，讓學生離開課本中現成的原理、步驟，去設計、選材、嘗試、修正，培養學生對信息的收集和處理能力，提高學生發現問題和解決問題的能力；使學生更加注重實驗過程，獲得親身參與研究的積極體驗（成功與失敗），培養學生不斷追求進取的精神、克服困難的意志品質；讓學生學會與別人分享與合作，從中養成欣賞和尊重他人的想法和成果，培養學生嚴謹的科學態度和良好的科學道德；增強學生對社會、對國家、對民族的責任心和使命感；發展學生的創新精神。

三、加強設計性實驗的教學，培養學生的創新思維能力

培養知識創新能力，就是培養學生創造性運用知識的能力，其核心是創造性思想的培養。“創新思維能力是創新能力的核心，它主要是指一種具有主動性、獨創性的思維方式，往往能突破習慣性思想的束縛，在解決問題的過程中，其觀點總是富有新的創意。創新思維表現為發散思維與聚合思維的結合，形象思維和抽象思維的互補，在創新能力中起到舉足輕重的作用。”對學生來說，只要他們不模仿，愿意獨立思考、設計或提法新穎、獨樹一幟、與眾不同，這便是創新思維的基本表現。在中學物理實驗教學中，加強設計性實驗的教學，讓學生了解實驗設計的基本步驟和方法，會設計簡單的實驗方案，并且通過實驗設計，提高實驗探索能力和獨立工作能力，從而培養創新能力。如：《必修2》“恒力做功與動能改變的關系”實驗中，學生先要明確需要測量哪些物理量，又要設計用什么方法和儀器來進行實驗，他們可以設計出水平面上的實驗方案，也可以設計在豎直方向上的實驗方案，或是其它方案，通過設計性實驗，可以使學生在實驗中碰到問題，培養其創造性解決問題的能力，從而培養學生創新思維能力。

四、重視實驗過程中科學研究方法的滲透，培養學生的創造力

創造力是指創造出前所未有的新思想、新事物的能力。美國心理學家奧托曾指出：“我們所有的人，都有驚人的創造力。”大量事實證明，人的創造力是完全可以通過一定的方式的培養而得到開發。一個具有創造力的人在創新過程中，離不開豐富的科學知識和科學的研究方法，豐富的科學知識是創新的基礎，科學的研究方法是創新的前提。在中學物理知識體系中蘊含著豐富的科學研究方法，比如：實驗觀察法、分析與綜合、演繹與歸納、比較與類比、想象與假說、推理與論證、理想化方法和借助數學方法等研究問題和處理問題的方法。伽俐略的理想實驗、牛頓由蘋果落地到萬有引力定律、安培的分子環形電流假說、法拉第由電生磁到磁生電的設想、麥克斯韋的電磁場理論預言、牛頓的光的微粒學說、惠更斯的光的波動學說、麥克斯韋的光的電磁學說、愛因斯坦的光子說、湯姆生的原子模型、盧瑟福原子核式結構學說的提出、玻爾原子量子化模型的假說、盧瑟福對中子存在的預言等充分體現了理想化、想象、科學假設、推理論證等科學研究方法在創新中的重要作用。物理學家玻恩曾說：“我獲得1954年的諾貝爾獎，與其說是因為我所發表的工作里包括一個自然現象的發現，倒不如說是因為我所發表的工作里包括一個關于自然現象的新思想方法基礎的發現。”因此在物理實驗教學過程中，應有意識地滲透科學研究方法的教育。如：在高中物理《選修3-1》“電場中等勢線的描繪”實驗中滲透想象思維法的介紹（等勢線、電場線都是為了形象描述電場的性質而引入的假想曲線），豐富學生的想象力；在高中物理《選修3-1》“測定電源的電動勢與內電阻”實驗中滲透推理與論證法的介紹，讓學生根據閉合電路歐姆定律I=ε/（R+r）推出 U=ε-Ir；U=ε/（1+r/R），從而要求學生根據不同的結論設計不同的實驗方案進行實驗，培養學生的發散思維能力；在高中物理《選修3-1》“練習使用多用電表”實驗中滲透類比法的介紹，讓學生嘗試把電流表分別改裝成安培表、伏特表，從而進一步改裝成多用電表，培養學生的邏輯思維能力和綜合能力。總之，在中學物理實驗教學中應有意識地滲透科學研究方法教育，讓學生在學習物理知識的同時初步掌握科學的研究方法，為創造力的培養和發展打下堅實的基礎。

總之，培養學生的創新能力是時代賦予每一位教育工作者的神圣職責，教師要以培養學生的創新意識、創新精神、創新思維能力和創造力為根本，大膽進行課堂教學改革，寓創新教育于物理教學之中，為培養創新型人才作出不懈的努力。

參考文獻：

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［2］施青頻.對教學中培養學生創新思維的思考［J］.上海教育，2000(6).

［3］張憲魁.物理科學方法教育［M］.青島：青島海洋出版社，2000.