物理實驗教學中學生創新素養的培育

鈄方健

摘要：闡述通過實驗教學培養學生創新素養的重要性，并針對中學物理實驗教學中存在的問題，提出了從演示實驗、基礎實驗、設計實驗三個方面的實驗教學培養學生創新素養的策略。

關鍵詞：物理實驗教學、創新素養

創新素養，是指一個人創新精神和創新能力的養成和修養，也就是學生在日常學習和生活中養成的創新精神和創新能力。在物理教學中，創新精神包括學生學習物理的創新動力和創新意識；而創新能力包括學生的自主探究能力、發散思維能力、形象思維能力等。本文對高中物理實驗教學的現狀進行了分析，強調中學物理實驗教學在培養學生創新素養的重要性，并對如何在實驗教學中培養學生的創新素養進行了深入的實踐研究，提出了一些具體的教學策略：

1.課堂演示實驗激發學生的創新精神。

2.基礎實驗啟迪學生的思維能力。

3.設計實驗培養學生探究能力。

一、物理實驗教學對培養學生創新素養的重要性

1、培養具有創新素養的人才是時代發展的需要

21世紀是知識經濟的時代，知識經濟是建立在知識的產生、傳播、轉移、分配和使用之上的經濟，它所依賴的主要資源不是有形的物質資源，而是無形的智力資源。如果我們培養出來的學生強于記憶而拙于發現，強于接受而拙于實踐，那么實踐能力和創新精神的提高就無從談起。因此，新時期的物理教學，尤其是物理實驗教學，在全面提高學生的物理科學素養的同時，應著重培養學生的創新精神和提高學生的創新能力。

2、培養學生創新能力是新課程的目標之一

教育部最新制訂的普通高中《物理課程標準（實驗）》中規定：物理課程的性質應有助于學生繼續學習基本的物理知識與技能；體驗科學探究過程，了解科學研究方法，增強創新意識和實踐能力等等。在課程目標中規定：學生應具有敢于堅持真理，勇于創新和實事求是的科學態度和科學精神。這些都說明物理課堂是培養學生創新精神和能力的重要陣地之一，高中的物理教學特別是實驗教學應注重對學生這一能力的培養。

3、物理實驗教學是培養學生創新能力的重要途徑

科學源于實踐，物理源于實驗。物理學科的發展離不開實驗的發展，物理學科的特點決定了物理課的基礎是實驗。從實驗教學和實驗方法的概念可以看出，實驗教學是一種非常有利于促進學生的學習及創新能力培養的教學形式。

二、目前中學物理實驗教學現狀

1、實驗的教學方式單一

為了使學生在考試中得到一個高分，教師對實驗尤其是演示實驗教學采用的是講授法，即在課堂上或黑板上講實驗的步驟、原理、結果、注意事項等。使學生只是在感性上了解實驗，而學生的動手能力卻得不到提高，缺少參與意識，學生參與實驗的積極性難以被調動起來。

2、教師對實驗的重要性認識不夠

教師在實驗課上不是引導學生探索、創新，而是為了按時完成教學任務，在實驗中，教師只要求學生按實驗報告上的內容、步驟重復“實驗”一遍，學生的實驗過程是形式化的，實驗的結果也是唯一化的。這種僵化的實驗教學，使學生的積極性和創新精神受到壓抑。

3、學生對實驗的認識不夠積極

由于學生在思想上對實驗的不重視，導致他們在做實驗時，不愿動手或不知道怎樣動手，在做實驗時也是機械地操作書上的實驗步驟，不去動腦想一想實驗中涉及到的知識，對實驗中的數據和結論沒有進行深入探討，在有限的實驗時間內只是驗證了一遍，沒有達到實驗目的，更談不上培養學生的創新素養了。

4、實驗設計過程面面俱到，沒有留給學生發展和思維的空間

教材從實驗目的、實驗原理、儀器設備、操作步驟到注意事項，都寫得十分詳盡，這客觀上會造成學生不去深入的思考實驗。

三、物理實驗教學中培養學生創新素養的策略

1、課堂演示實驗激發學生的創新精神

（1）提高演示實驗的趣味性，激發創新意識

教育家烏申斯基說：沒有絲毫興趣的強制性學習，將會扼殺學生探求真理的欲望。”興趣能促進學生認真思考、積極探究、努力創新。中國科技館的“飲水鳥”被科學家愛因斯坦稱為中國最神奇的玩具。先讓同學們看飲水鳥的視頻，因為“飲水鳥”會永不停息地喝水，被懷疑是人類發明的永動機，那么它究竟是怎么工作的呢？涉及到物理學中的哪些知識？等等。引起了同學們極大的興趣，從而激發了創新意識。

（2）講述演示實驗中物理學家的故事，激活創新動力

在教學中應充分挖掘教材中蘊藏的豐富的情感因素，精心設計，組織教學活動。結合課本中介紹的伽利略、牛頓、愛因斯坦等科學家，是如何推動物理學的發展及他們在研究過程中的一些故事，讓學生利用課余時間找關于這些物理學家創造發明、生活中的資料，從中體會到科學家的那種強烈的事業心和積極的進取心，遇到困難堅忍不拔、艱苦奮斗的精神。例如：牛頓看見蘋果落地而發現了“萬有引力定律”、法拉第用了十年時間發現“電磁感應現象”等等。

（3）通過演示實驗創設問題情境，增強創新動力

強烈的好奇心，旺盛的求知欲是引發學生創新意識、創新思維的動力和源泉。而實驗能使物理現象在課堂中生動地呈現出來，讓學生感到驚奇、有趣，極大地激發學生的求知欲，促使學生去探究和深思。在置疑釋疑的過程中，既能豐富學生的知識又能培養學生的創新思維和創新能力。

2、基礎實驗啟迪學生的思維能力

（1）奠定知識基礎

新課程教材對實驗分類進行了改革，由原來的演示實驗和學生實驗拓展為學生實驗、演示實驗、做一做、問題和練習等。極大地豐富了高中物理實驗的內容，同時也提高了對實驗的要求。物理基礎實驗可以開闊學生的知識視野，多方面思考問題，便于學生進一步奠定基礎知識，加深物理基礎概念的理解，從而構建科學合理的知識結構，有利于學生創新能力的培養。

（2）感悟實驗過程

物理概念和規律，都是物理現象（過程）的本質聯系在人們頭腦中的反映。但現象本身不能揭示其本質和隱蔽的內涵，只有通過觀察實驗現象進行科學的抽象，通過分析判斷對感性材料去粗存精，引導學生多方面討論思考，把握思維的深刻性，才能揭示本質和隱蔽的內涵。有效地提高學生思維水平，啟發學生的創新思維。

例如在“楞次定律”一節教學中，采用學生分組實驗，先確定電流表中電流方向與指針偏轉的關系，后把螺線管與電流表串聯成閉合回路如下圖，觀察電流表指針偏轉方向，并做好記錄：

學生通過對現象的記錄進行比較、歸納、分析和綜合，找出感應電流的方向與磁通量變化之間的關系，得出楞次定律之后，讓磁鐵不動，線圈上下運動，要求學生用楞次定律判斷感應電流的方向，然后用實驗進行驗證。這一過程充分體現了實踐——理論——實踐的認識過程，從而使學生的思維在認識的程度上得到了深化，進一步把握事物的現象和本質之間的關系，強化學生知識的獲取過程，感悟了實驗過程。

（3）強化科學方法

物理實驗創造了理論聯系實際的學習過程，是對學生進行創造意識訓練和科學方法訓練的有效途徑。實驗本身就是基本的科學方法，實驗過程蘊涵著極其活潑的因素，它不僅能活化學生學到的物理知識，而且能引導學生像科學家那樣去觀察周圍的事物，用實驗手段去驗證事物的屬性，發現事物的變化、聯系和規律，讓學生學習科學的學習方法，掌握科學的研究方法，養成良好的習慣，逐步提高自身的創新能力。

3、設計實驗培養學生的探究能力

（1）設計驗證性實驗培養學生的創新個性品質

據說法拉第在驗證“磁生電”的過程中，口袋里只有線圈、磁鐵和導線，在長達十年的時間里堅持和他的學生不斷探索，終于總結出了“法拉第電磁感應定律”，培養了學生的探索精神和堅韌不拔的意志品質。

（2）設計研究性實驗培養學生的綜合應用能力。

研究性實驗設計，主要是要求學生通過已學的知識，完成相關物理常量的測量實驗。如測動摩擦因數，測重力加速度等。要求學生綜合運用己有知識采用合理的方法進行設計和測量。

例如對于重力加速度的測量，學生對于重力加速度這一知識的理解，組織學生討論分析實驗知識原理，可以采用不同的知識內容來進行設計實驗：（l）根據自由落體運動來進行測量，（2）根據平拋運動來測量，（3）根據單擺的周期公式來測量。同一個知識內容的實驗還可以設計不同的實驗方案。如根據自由落體運動來測量重力加速度，涉及到運動時間的測量可以選擇不同的儀器，可以用停表，也可以用光電門計時。另外，利用停表如何提高測量的精確度？可以采用累積法，便于精確測量每滴水的下落時間——滴水法：調節水龍頭，使得上一滴水落到盆里時，下一滴水剛好滴下，測量n（30至50）滴水的下落時間t，則每滴水下落時間T=t/n。由刻度尺測出水龍頭到盆的高度h，由 ，測得 。聯系后面單擺知識，使學生的知識由點到面建立聯系，構建一個合理的知識結構。提高學生對知識的理解、聯系、應用、拓展的能力，加深學生思維的廣度和深度，提高學生的發散思維能力。

（3）設計探索性實驗培養學生的自主探究能力

探索性實驗是用來尋找、探索物理概念、規律。先分析己有的實驗器材，根據己有的知識做出大膽猜想和假設，然后根據猜想和假設進行自主探究實驗方案，設計實驗步驟，最后對實驗的結果和可能出現的問題設計對策，探索可行的實驗方案。

例如：讓學生利用秒表、細線、重錘粗略測量自己的身高。一開始學生認為測身高應該用帶刻度的卷尺或米尺來測量，而給的器材中沒有測量長度的，應該怎么測量呢？學生可以分析器材的用途和學過的知識設計實驗來完成測量長度的目的，利用單擺的實驗根據擺長來實現對長度的測量。有單擺周期公式 ，得到 ，可見測出單擺的周期T并且知道當地的重力加速度g，就可以求出單擺的擺長l，而我們只要將擺長設計為自己的身高就可以了。

總之，在物理實驗教學過程中，教師可以運用各種手段，深入研究和探討物理實驗的教學方法，推進實驗教學的改革和發展，培養學生對科學知識的渴望，養成良好的實驗習慣和嚴謹的科學作風，激發他們的創新精神，培養創新思維和探究能力。

參考文獻

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