激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，從課堂開始

戴偉東

創(chuàng)新是人類社會(huì)長期發(fā)展的原動(dòng)力，在全球化和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的大背景下，一個(gè)國家或地區(qū)的創(chuàng)新能力往往決定其國際競爭力，只有新技術(shù)不斷被創(chuàng)造出來才能提高一個(gè)國家和地區(qū)的國際競爭能力。隨著以創(chuàng)新為核心的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，創(chuàng)新教育在全球受到前所未有的高度重視，而創(chuàng)新教育，關(guān)鍵是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，那么如何把創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有效地落實(shí)在中學(xué)物理教學(xué)中去呢？

在現(xiàn)有教育教學(xué)模式中，出于社會(huì)整體對(duì)教育的認(rèn)識(shí)、學(xué)校的客觀條件、教師的教學(xué)觀、學(xué)生觀等因素的影響，在很多學(xué)校物理的教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)，公認(rèn)是最薄弱的環(huán)節(jié)。特別在條件較差的農(nóng)村學(xué)校，“實(shí)驗(yàn)”基本上是一個(gè)名詞。很多教師出于考試的需要，都或多或少的存在著這樣的思想：“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)”，即使有時(shí)也做了實(shí)驗(yàn)，但老師在課堂上講實(shí)驗(yàn)的時(shí)間往往比學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間還多，基本上學(xué)生是在聽實(shí)驗(yàn)，看實(shí)驗(yàn)，最多無非也是根據(jù)課本和老師已設(shè)計(jì)好的步驟“照章辦事”，這就大大地束縛了學(xué)生的創(chuàng)新思維和對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，久而久之則學(xué)生的動(dòng)手能力就變得相當(dāng)?shù)牟睿行W(xué)生一談“實(shí)驗(yàn)”就色變，根本不能發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的“主體”地位，更談不上怎樣去提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、設(shè)計(jì)能力了。

如何激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的“主體”地位，培養(yǎng)他們的物理思想、科學(xué)素養(yǎng)、乃至于創(chuàng)新能力，關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)變觀念，真正把推進(jìn)新課程改革落實(shí)在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，全方位提高他們的創(chuàng)新能力，使他們成為一名具有創(chuàng)新能力、有競爭能力的勞動(dòng)者。在現(xiàn)有的條件下，如何提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，是擺在中學(xué)物理教師面前的一個(gè)重要課題，現(xiàn)我就根據(jù)自己積累的一些經(jīng)驗(yàn)來談?wù)勎以谂囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的做法。

1 在物理教學(xué)中持之以恒地滲透各種儀器的設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)原理

中學(xué)階段，實(shí)驗(yàn)器材大都比較簡單、直觀，在平時(shí)的教學(xué)中有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)器材，把這些實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)技巧和構(gòu)思介紹給學(xué)生，以引起他們的興趣，激發(fā)他們的求知欲和動(dòng)手設(shè)計(jì)的能力。通過觀察、動(dòng)手、實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生一目了然，一切盡在不言中，應(yīng)用起來得心應(yīng)手、準(zhǔn)確、靈活。對(duì)常用的物理儀器要熟練使用，這是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，是實(shí)驗(yàn)的工具，熟練地應(yīng)用是提高創(chuàng)新能力的前提。常見的實(shí)驗(yàn)儀器有十三種，這十三種儀器是刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、彈簧稱、溫度計(jì)、電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等。對(duì)這些常見實(shí)驗(yàn)器材的原理一個(gè)一個(gè)地講，一個(gè)一個(gè)地用，不僅會(huì)用，而且還能熟練地使用。在這里，建議不管條件如何的學(xué)校都要開放實(shí)驗(yàn)室，以便于學(xué)生自由自在的觀察，千萬不要怕?lián)p壞儀器。

如：對(duì)于溫度計(jì)，讓學(xué)生觀察它的構(gòu)造、然后講解它的設(shè)計(jì)原理：把玻璃泡內(nèi)部液體溫度的變化而出現(xiàn)的熱脹冷縮通過很細(xì)的玻璃管顯示出來，然后讓學(xué)生自己到處去擺弄，當(dāng)學(xué)生熟練掌握溫度計(jì)原理后，他們甚至可以設(shè)計(jì)出各種各樣且精度相當(dāng)高的溫度計(jì)，筆者就曾經(jīng)專門開過一堂這樣的觀摩課：學(xué)生利用現(xiàn)有的飲料瓶、吸管和空氣等隨處可得的日常用品制造了各種各樣的溫度計(jì)。又如：利用液體壓強(qiáng)計(jì)研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)時(shí)，讓學(xué)生觀察壓強(qiáng)計(jì)，然后讓他們隨便操作，讓他們自己分析壓強(qiáng)計(jì)的工作原理：通過探頭，把液體內(nèi)部壓強(qiáng)的變化通過U型管兩端的液面差反應(yīng)出來，學(xué)生根據(jù)這些簡單的原理甚至設(shè)計(jì)出簡易的聽筒。又如天平的使用，筆者也是搬一些托盤天平去讓他們自己觀察、自己動(dòng)手，這樣通過觀察和動(dòng)手，學(xué)生就很容易掌握天平橫梁的調(diào)節(jié)方法和應(yīng)用，通過指導(dǎo)，學(xué)生又學(xué)會(huì)了平衡情況可以通過支點(diǎn)的設(shè)計(jì)和指針的偏轉(zhuǎn)在分度盤上放大出來，這樣，學(xué)生通過動(dòng)手可以制造出靈敏度很高的天平。

可見，通過有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)器材，可使學(xué)生較容易地掌握實(shí)驗(yàn)器材的應(yīng)用方法，通過分析其設(shè)計(jì)的技巧和設(shè)計(jì)的構(gòu)思，可激發(fā)學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力。

2 根據(jù)教學(xué)的需要發(fā)動(dòng)學(xué)生自制教具，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

在教學(xué)中根據(jù)課程的需要自制一些教具，并示范教具制作的過程和原理給學(xué)生，啟發(fā)他們的設(shè)計(jì)欲望，這是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的一種好方法。簡單的材料再配上一定的物理知識(shí)，就能制造出一定的實(shí)驗(yàn)器材，對(duì)學(xué)生很有啟發(fā)作用。例如：中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中有一個(gè)小實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生自己想辦法測細(xì)金屬絲的直徑，一般做法是：把細(xì)金屬線在鉛筆上緊密排繞若干圈，測出這個(gè)線圈的總長度，然后把總長度除以匝數(shù)即為其直徑。學(xué)生分組做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，得出的數(shù)據(jù)往往不盡相同甚至有些組相差很大，究其原因：①學(xué)生在繞線圈時(shí)，往往很難做到“緊密排繞”，即使能緊密排繞了，在測線圈長度時(shí)，往往線圈變松或套圈，這樣就影響了測量線圈長度的準(zhǔn)確性。②學(xué)生在確認(rèn)第一圈或最后一圈時(shí)，又常常確認(rèn)不準(zhǔn)致使匝數(shù)算錯(cuò)，故有以上差異。針對(duì)以上情況，我就在課后作業(yè)中布置學(xué)生想辦法對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造，盡量設(shè)計(jì)出更準(zhǔn)確、更合理的實(shí)驗(yàn)器材。結(jié)果就有學(xué)生自制了一種“測徑器”，它能很好地解決以上實(shí)驗(yàn)存在的問題，這個(gè)設(shè)計(jì)在后來參加創(chuàng)新發(fā)明比賽中獲市二等獎(jiǎng)。

具體做法是在均勻的圓柱體上自下而上均勻地刻上刻度，在“0”刻度位置鉆一個(gè)小孔，操作時(shí)，把金屬絲的一端插入小孔，然后把金絲沿圓柱體緊密排繞，（第一圈剛好從0刻度開始）讀出最后一圈在標(biāo)尺所對(duì)的刻度值，再把這個(gè)數(shù)值除以匝數(shù)，這樣所得的數(shù)值即為金屬絲的直徑。從上面這個(gè)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)可看出它很好地解決了書本中實(shí)驗(yàn)的兩點(diǎn)不足，大大地提高了測量的準(zhǔn)確程度。這樣學(xué)生既容易地掌握它的測量方法，同時(shí)又學(xué)到了設(shè)計(jì)思想，這樣就逐漸地培養(yǎng)了他們的設(shè)計(jì)能力。

3 探索實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力

根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)，在教學(xué)中有目的地對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)，提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。學(xué)習(xí)在于應(yīng)用，教學(xué)上可根據(jù)教材中提出的一些實(shí)際問題，組織和鼓勵(lì)學(xué)生構(gòu)思各種方案，挖掘他們的探索思想和獨(dú)創(chuàng)意識(shí)來解決實(shí)際問題。

如：在光的反射這章里，有選讀材料：球面鏡。關(guān)于凸面鏡，教材介紹了汽車的觀后鏡。當(dāng)時(shí)就有一些學(xué)生想到這么一個(gè)問題：現(xiàn)在交通工具這么多，路況又這么復(fù)雜，能不能把凸鏡也應(yīng)用在騎自行車過程中，提高騎車的安全系數(shù)呢？這時(shí)我就充分肯定他們的設(shè)想，并鼓勵(lì)他們進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)，經(jīng)指導(dǎo)最后設(shè)計(jì)了一種具有實(shí)用價(jià)值的帽子：在旅游帽前面加裝一面小小的凸鏡就可達(dá)到這樣的效果，既實(shí)用又美觀。

又如在《聲音的發(fā)生與傳播》這一節(jié)教材中，關(guān)于聲音是怎樣發(fā)生的，書本是通過演示實(shí)驗(yàn)來說明的。具體是：用懸掛的小球去靠近正在發(fā)聲的音叉，發(fā)現(xiàn)小球被彈開，以此說明：正在發(fā)聲的物體在振動(dòng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)往往比較不直觀，坐在比較后面的學(xué)生看不清楚，原因是小球被彈開的幅度不大。這時(shí)，我適時(shí)地提出問題：能不能對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)？或有更好的實(shí)驗(yàn)來說明發(fā)聲的物體在振動(dòng)？這時(shí)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力就在這里受到激發(fā)，紛紛想出各種方法。就有一名學(xué)生通過自己平常玩過的紙盆喇叭的發(fā)聲現(xiàn)象來直觀的說明發(fā)聲的物體在振動(dòng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)經(jīng)指導(dǎo)改進(jìn)后成了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：拿一個(gè)“8Ω、2W”的紙盆喇叭，把一些泡沫小顆粒放在紙盆上，用一節(jié)干電池給紙盆喇叭試觸供電，可明顯觀察到紙盆喇叭在發(fā)聲的同時(shí)，把泡沫彈起。這個(gè)實(shí)驗(yàn)有力地說明了：正在發(fā)聲的物體在振動(dòng)，并且同時(shí)可看到：振動(dòng)停止，發(fā)聲停止。[也可以用較低壓低頻的交流電供電（如2V），或?qū)ｉT的音頻信號(hào)輸入，效果更明顯]

從以上教學(xué)實(shí)踐的事例可以看出，在教學(xué)中有目的地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力、應(yīng)用設(shè)計(jì)能力，可使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中對(duì)物理產(chǎn)生深厚興趣，并激發(fā)他們認(rèn)識(shí)探索科學(xué)的熱情，建立起物理的思想。同時(shí)，把學(xué)到的知識(shí)再應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，體現(xiàn)了科學(xué)與技術(shù)的統(tǒng)一，使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，受到探索和發(fā)明創(chuàng)造的教育，學(xué)生學(xué)到了“有用了物理”，實(shí)現(xiàn)了素質(zhì)的提高，對(duì)于提高他們的創(chuàng)新能力是相當(dāng)有用的。