巧妙設計物理實驗培育學生創(chuàng)新思維

祁艷萍 牛志鵬

摘要： 物理實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力不可或缺的場所。教師要轉變教學理念，巧妙設計物理實驗，摒棄過去那些“黑板實驗”“紙上談兵實驗”“投影實驗”“錄像實驗”“試題實驗”和“訓猴式實驗”等簡單粗暴的方法。發(fā)揮物理實驗教學在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面的特殊優(yōu)勢，最大限度地激發(fā)學生的好奇心和求知欲，培育學生的發(fā)散思維和聚合思維，培養(yǎng)思維的流暢性、靈活性和獨創(chuàng)性。

關鍵詞： 知曉學生;激趣設計;創(chuàng)造性思維

中圖分類號： G633.7 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ?文章編號： 1992-7711（2019）22-032-1

高中物理人教版教材共設計實驗117個，其中演示實驗88個、分組實驗29個，這些實驗從實驗功能上又分為探究性實驗與驗證性實驗。這些實驗對于提高學生科學素質、科學思維方法和科學研究能力的重要性是不言而喻的。因受升學指標壓力的影響，大多數教師在處理實驗教學時為了節(jié)省時間，仍然沿用“黑板實驗”“紙上談兵實驗”“投影實驗”“錄像實驗”“試題實驗”和“訓猴式實驗”的方法，嚴重挫傷了學生動手實驗的積極性和學習物理課的興趣，抑制了學生思維成長的空間，扼殺學生動手操作的能力，阻礙了學生的縱向思維與橫向思維的發(fā)展，根本沒有創(chuàng)造力可談。

一、知曉學生，靈活調整實驗的目的和要求

要提高實驗教學的效果，必須在課前鉆研大綱、熟悉實驗方法、充分論證實驗研究的目的和任務，針對具體實驗的不同，有側重地研究和設計不同的實驗方案，還可以根據學生的實情，靈活調整實驗的目的和要求，使課堂真正成為育人的樂園。如在“長度的測量”這個實驗中，我把實驗的目的改成“如何精確地測量物體的長度與直徑”。由一張紙的厚度如何測量引入課題，把學生從熟知的疊加法開始引導，過渡到動手測量一角、五角、一元硬幣的厚度，使各小組在爭論測量結果的準確性中去體會測不準的原因是什么。各小組同學思考、交流、論證，有同學提到激光束照射在光屏上二次投影測量的設計方法，也有同學提到借助三級輪盤逐級放大的方法，這種思考、探索不僅僅是為接下來理解“兩尺”的原理打下了堅實的基礎，而是將同學們的思維不斷地調動起來、發(fā)散開來向縱深方向延展。教師要做好課前的各種預設，鼓勵學生中提出的哪怕是任何一個荒誕的想法，這種仁者見仁，智者見智的探討恰是他們從邏輯思維的慣性中停歇的轉向，也正是他們橫向思維滋生瘋長的種子。

二、激趣設計，改變實驗的觀察方法和認知途徑

激發(fā)學生的好奇心和求知欲，是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力的主要環(huán)節(jié)。課本上有很多傳統(tǒng)而且經典的實驗。實驗的內容主要是讓學生去進行簡單的、機械式的驗證，缺乏新穎性。比如斷電自感實驗，課本上的實驗電路圖，該實驗需要仔細觀察在斷開電鍵的瞬間，小燈泡確實閃一下然后逐漸熄滅，多年的教學中發(fā)現這種觀察認知的趣味性并不高。當我們把實驗設計進行改進，若把小燈泡改為全班所有學生，并且以游戲的形式手拉手來代替小燈泡，再加上教師的主動設疑，實驗的效果讓參加體驗的學生終生難忘，斷開電鍵的瞬間全班幾十位同學同時有觸電的感覺，帶給同學們的是一種驚奇到尖叫的體驗。經過改進后的實驗不但現象明顯，而且還能化枯燥為神秘，由視覺應激轉換成觸覺沖擊，極大地激發(fā)了學生探索科學的熱情。激發(fā)好奇心和求知欲是培養(yǎng)創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)造思維能力和掌握創(chuàng)造方法與策略的推動力。一個好奇心強、求知欲旺盛的人，往往勤奮自信，善于鉆研，勇于創(chuàng)新。因此，有人說： “好奇心是學者的第一美德。”

三、舞動課堂，搭建創(chuàng)新思維的育人平臺

學生利用原有器材，動手操作實驗課題，分析研究原實驗的原理與方法，在此基礎上通過靈活的變化和調整，將原有的實驗改變?yōu)橐粋€新型實驗課題，改進實驗的步驟和方法，培育他們的發(fā)散思維和聚合思維，培養(yǎng)了學生對創(chuàng)新實驗的設計能力和優(yōu)化能力。

如在進行《研究平拋運動》實驗時，利用各實驗臺上的平拋運動演示儀，花極少的時間讓學生去完成描繪鋼珠平拋物體運動的軌跡，并求出平拋物體的初速度。之后讓同學們思考誤差出現在什么地方，這個實驗存在哪些方面的不足。學生很快就總結出了這個實驗存在以下三個方面的不足：1.“小球碰撞筆尖”法，在確定小球經過某一點的位置時，必須經過多次反復試驗才能確定，不僅浪費時間，而且影響實驗的精確程度。2.在實驗過程中既要注意小球釋放的位置，又要注意小球經過的位置，而一次平拋的時間很短，學生的注意力往往很難從一個位置迅速調整到另一個位置并準確觀察，導致位置觀察不準確。3.在紙卡定位時若拿紙卡的手稍有不穩(wěn)或輕微移動就會導致位置確定不準。為了解決教科書中實驗設計的瑕疵，簡化實驗操作過程和提高實驗精確度，應怎樣改進實驗就自然而然地擺在同學們的面前。不僅提高了同學們分析實驗的能力，更是激發(fā)了他們挑戰(zhàn)權威，我主沉浮的自信。

教師組織學生討論大家提出的各種新方案，在這些方案中找到最優(yōu)化的實驗方法。放手讓同學們翻箱倒柜地找器材，與他們一起討論各種設想的情景與條件，有畫圖的、有擺弄器件的、也有皺眉沉思的，粗看是一堂亂哄哄的松散課，實際上是營造了一個思維靈動的舞臺，大腦在這種發(fā)散、撞擊、交融中跳躍，思維的流暢性、靈活性和獨創(chuàng)性的培育也就水到渠成。在物理實驗教學中，教師課前要巧妙處理實驗的各個環(huán)節(jié)，設法給學生裝上“幻想”的翅膀。讓他們始終有“躍躍欲試”的沖動，才能使學習過程變成一個積極主動“上下求索”的過程。這樣的學習，就不僅能獲得現有的知識和技能，而且還能進一步探索未知的新境界，發(fā)現未掌握的新知識，從而創(chuàng)造前所未有的新見解、新事物。

[參考文獻]

[1] 金桂，黃小益.基于創(chuàng)新思維培育的大學物理實驗教學平臺建設與實踐[J].大學物理實驗，2014.01.

[2]遲維東.邏輯方法與創(chuàng)新思維[M].

（作者單位：1.甘肅省永昌縣第一高級中學，甘肅 永昌 737200;2.甘肅省永昌縣第三中學，甘肅 永昌 737200）