呂文鋒
在物理課程標準中對培養學生的知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀目標提出了明確要求:走出知識傳授的目標取向,確立培養整體的人的課程目標;破除書本知識的桎枯,構筑具有生活意義的課程內容;加強學科課程的聯系和綜合化;培養學生獨立自主地學習,激發學習積極性和創造性。中學物理實驗主要有演示實驗、邊學邊實驗、學生分組實驗、課外實驗四種類型。那么,如何在物理實驗的探究過程中培養學生的自主創新能力呢?
1演示實驗
演示實驗的主要特點是在課堂上結合傳授知識和技能并由教師操作表演的實驗。它的作用是將一些抽象的物理概念和規律通過演示實驗能較生動形象地為學生所接受,還能將教師的感情、思維方法、操作技能以及科學作風等形象地展現出來,使學生受到深刻的感染,學到更多的內容。俗話說“百聞不如一見,百看不如一做”,演示實驗具有形象真實、生動有趣的特點,能為學生在形成物理概念、得出物理規律前營造出活生生的物理情景,使學生感受倍深。教師不僅要用好課程標準上規定的演示實驗,甚至教材上的一段話、一幅插圖、一道習題也可以將它搬上“講臺”,進行演示。
例如,我在演示“蒸發吸熱”實驗時,采用如下步驟進行。
第一,讓學生觀察演示溫度計的示數。(即室溫)
第二,用干棉花包住溫度計的玻璃泡并且用細線捆好,之后用扇子對著溫度計扇風,并提醒學生注意觀察溫度計的示數有沒有變化?(沒有變化)
第三,把溫度計的玻璃泡連同所包棉花一起浸入酒精中,再讓學生觀察溫度計的示數有沒有變化?(沒有變化)
第四,把溫度計從酒精中拿出來,隨著酒精的蒸發,溫度計的示數有沒有變化?(明顯下降)
第五,用扇子對著蘸有酒精的棉花扇風,提醒學生觀察:溫度計的示數下降快了還是慢了?(快了)
通過演示,使學生對實驗的原理、實驗器材的選擇、儀器的正確使用都有了明確的認識,使他們從物理知識的感性認識上升為理性認識,實現認識上的第一次飛躍,使概念得到強化,從而加深對物理變化規律和本質特征的認識,既能幫助學生掌握實驗觀察的方法,又能提高學生學習的積極性,而且培養學生的思維能力。
世界上許多發達國家重視演示實驗的經驗值得我們借鑒。德國物理教育界流傳著這樣一種說法:“沒有演示實驗的課,不算是一堂成功的課”德國的物理教師除了極少數純理論課沒有演示實驗外,一般每堂課要做2~3個實驗。美國物理教師普遍都很重視演示實驗。在他們上的每一節課中至少要做一個演示實驗。而且這些實驗都是他們自己設計,所用器材都是他們自己動手制作的。日本的物理教學也非常活躍,學生課堂上動手活動量較大,有半數以上的課是在實驗室渡過的。大量的信息資料顯示:國際物理教育界正在流行這樣一種趨勢,即衡量一堂物理課的好壞,很大程度上取決于這堂課中演示實驗的數量和質量。教師不僅要用好課程標準上規定的演示實驗,甚至教材上的一段話、一幅插圖、一道習題也可以將它搬上“講臺”,進行演示。演示的形式不能僅僅是“教師演,學生看”,還可以是“教師導,學生演”?即邊學邊實驗。
2邊學邊實驗
這類實驗是指在教師的指導下,一邊學習,一邊做實驗。實驗可以根據實際需要,在課堂引入中、探究中或訓練中運用,實驗時間可長可短,實驗方式形式多樣,不遵循完整的實驗步驟,“邊學”是學生在老師的引導下學習,少走彎路。“邊實驗”是指學生在課堂學習中自己動手做實驗,提高課堂學習的形象性,加深對知識的理解、掌握。
由于這類實驗不像教師的演示實驗進行的順利,而又要求能很好地配合新課教學,恰當地掌握實驗時間,因此要在課前有目的的作好準備,并且在課堂上又要求發揮應變能力。
在“磁場”的教學中,我課前讓學生收集一些廢舊磁體(如喇叭里的圓柱形磁塊、鉛筆盒磁體、指南針、蹄形磁鐵等),準備好大頭針、銅片、1元錢硬幣、1角錢硬幣、木塊、塑料片等。在課堂教學過程中,讓學生在學習中動手做實驗,增強感性認識,強化對磁體,磁性、磁極、磁極間相互作用的理解。
邊學邊實驗的儀器,材料大部分從日常生活中獲取,不需要多么精密的專業器材,這些實驗器具既節約了實驗的花費,也鍛煉了學生的動手、動腦的能力,讓他們在親身體驗中感到學習物理的魅力,增強學習興趣,培養探究、創新的能力。
3學生分組實驗
學生分組實驗的特點是在教師的指導下,在實驗室進行的分組實驗,一般以測量性、驗證性和實用性實驗為主。它的主要目的不是讓學生去探索新的物理知識,而是運用已經學過的知識與技能比較規范地培養學生的實驗能手能力,在每次學生分組實驗前,我都要求學生對要實驗的內容進行預習,明確的實驗要求,要求學生在實驗前對實驗的原理、目的和方法以及所需實驗器材有清楚的了解,熟悉實驗步驟,做到心中有數。在實驗過程中指導學生解決碰到的實際問題和注意事項,及時糾正學生的不規范行為,培養學生規范操作的良好習慣和嚴謹細致的科學態度。
4課外實驗
課外實驗是指在教師的安排下,學生利用課外的時間,通過一些簡單的器材或自制的儀器獨立完成的一種教學實驗。是物理教學的一種有效補充形式。課外實驗沒有成套的正規儀器,教師一般都不在現場,主要靠學生自己去找器材,自己設計,獨立完成實驗,得出結論。當然,這些實驗的題材需要教師提前定好或與學生商討好提出,有利于實驗的完成,達到實驗目的。
物理實驗將學生學習的重心從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化,從學生被動接受知識,向主動獲取知識轉化,從而培養學生的科學探究能力,實事求是的科學態度和敢于創新的精神,為社會主義現代化建設培養更多創新型人才。