例析初中物理實驗教學中創新能力的培養路徑

李嚴云

摘 要：物理是兩大自然基礎學科之一，實驗在初中物理教學中舉足輕重.隨著中國當代社會對創新能力的迫切需求，對初中物理教育也提出了更高的要求.實驗教學既是初中物理課程達標的重要組成部分，又是進行創新教育的橋頭堡.通過對物理實驗教學的實例分析，提出了初中物理實驗教學中創新能力的培養路徑，以培養杰出的社會主義接班人.

關鍵詞：初中物理;創新能力;實驗教學;培養路徑

文章編號：1008-4134（2020）06-0028 ? ?中圖分類號：G633.7 ? ?文獻標識碼：B

創新是一個國家和社會進步的不竭動力.創新能力的培養是廣大基礎教育工作者的重要使命，但由于受應試教育的影響， 在很多自然學科中普遍存在忽視實驗的思想與行為，學生處于以講代做、以看代做、以記憶代思索的被動狀態[1].物理基本實驗（Basic Experiments of Physics）是物理實踐活動（Practice Activities of Physics）的一種，是物理教學的重要組成部分，是落實物理課程目標、培養初中生物理學科核心素養的重要途徑和方式.《義務教育物理課程標準（2011年版）》規定的20個必做實驗，是建立初中生核心物理概念和規律的重要途徑.近年來，對于我國的教育來說，傳統的教學觀念已經不能滿足現代社會對人才的需求，在初中教育中，創新能力是其素質教育的重要核心，培養學生的創新能力已經成為義務教育的重要任務之一[2].

初中生處在兒童期向青少年期過渡的階段，其創新能力的定位既不同于兒童時期的、帶有幻想和超脫現實的創新想象，也有別于大學生、成年人的那種原創性的創新，初中生的創新能力更多地指向于當前的學習任務以及對當前任務的一些發散性思想過程[3].有關初中物理教學中融入創新教育的研究很多[1，4，5]，但以實例分析初中物理實驗教學中創新能力的培養路徑的相關研究很少，本文以初中《物理》（八年級下）（人教版）第十章中 “探究浮力大小跟哪些因素有關”的實驗教學為例，探索了初中生創新能力的培養路徑和基本策略.

1 基于實驗教學的創新能力培養途徑

1.1 轉變教學觀念、摒棄應試教育

物理實驗教學要體現物理課程標準中的核心素養，如實驗探究、科學態度與責任等，實驗探究主要包括問題、證據、解釋以及交流四方面的問題.以往受實驗條件的限制，演示實驗是物理實驗教學的主要方式，教師的教學觀念受應試教育的影響，許多探究性實驗也按照演示實驗進行，學生缺乏主動參與.

抽樣調查顯示，我國青少年具有一定創新能力的初中生僅占4.7%，遠遠低于發達國家水平，且地區之間的不平衡比較明顯[6].我國傳統教育思想中，歷來以應試教育為主，重視對知識的記憶，而忽略了對創新能力的培養.學生自我表現、自主思考的機會很少，形成了“教師提供標準答案、學生死記硬背”的現狀.因此，要培養青少年的創新能力，就需要教師、家長等相關人士轉變傳統的教育觀念，在物理實驗教學中要通過多種渠道創設情境，激發學生的興趣和需求，引導學生提出自己的想法與問題，鼓勵對實驗相關的所有內容進行大膽的猜想和假設，以培養學生的科學探究意識（如圖1所示）.

1.2 依托現代教學手段、演示必要的物理現象

“尊新必威，守舊必亡”，伴隨著信息時代的飛速發展，各種學科教學和信息技術的有效融合勢在必行.充分利用現代信息技術進行創新能力的培養既是一種重要途徑，也是現代初中生必備的一種技能，是物理學科核心素養的重要體現.同時，創新意識的培養需要大量的相關資料做鋪墊，缺少現代信息技術的支持，學生的視野就不會開闊，相關信息的獲取困難勢必會降低學生的創新熱情.例如實驗前的預習、設計實驗方案，以及實驗后的調閱相關文獻，與其他學生的合作交流、較長時間內研究性學習任務，以小組為單位來完成的科學探究等都需要現代信息技術作為手段進行（如圖1所示）.

另外，現代教學手段的運用也有助于學生掌握基本的實驗現象.初中物理許多演示型實驗可觀察性不高，例如“動能和勢能的相互轉化”實驗中彈片恢復后打擊木球的過程非常快，學生很難觀察到這個現象.利用多媒體技術（如CAI等）進行模擬實驗，將運動過程放慢，則達到事半功倍的效果.還有一些宏微觀的自然現象和物理模型也需要借助現代教學手段進行.但下文舉例中，“探究浮力大小跟哪些因素有關”為探究性實驗，如果過多使用多媒體進行教學反而會削弱學生的探究興趣，這類實驗還是以學生主動探索為主.

1.3 激發想象力、加強創新思維訓練

實驗教學最終目的就是培養學生的探究精神，去“發現”新事物.初中生思維活躍，是“頭腦風暴法（brainstorming）”創新訓練的理想對象，教師在每次實驗前，應當創設情境，激發學生興趣，引導學生的思想相互激蕩，發生連鎖反應，每當一個學生提出想法時，其他人的想象力也得到激發，經過一系列的碰撞，會產生思想的火花，讓創新思維得到充分的訓練.同時，要留給學生足夠的時間﹑空間去思考，使學生嘗試著用自己的方法進行思考和探索，從而激發學生的創造靈感.

基于實驗教學的創新能力培養方法及路徑總結起來共分6步，如圖1所示.

2 實例分析培養路徑的使用

下面以“探究浮力大小跟哪些因素有關”的實驗教學為例說明上述培養途徑的應用過程.這個實驗是初中物理9個探究性實驗之一，探究的內容則是阿基米德原理.限于篇幅，具體的實驗要求、實驗步驟及教學方案等內容不一一列出.

通過多種情境，激發興趣，引導學生提出可探究的科學問題.例如：

創設情境1：搜集死海有關圖片，提出 “為什么死海不死？”的疑問;

創設情境2：游泳時，從淺水區走到深水區的感受？

創設情境3：曹沖稱象時，為什么他認定大象的重量和石頭的重量相等？

通過這樣一系列的情境，讓學生對浮力和浮力變化的原因有了興趣，從而為其能提出可探究的科學問題做好鋪墊.

學生通過“創設情境”環節積累了對“引起浮力變化原因”的初步認識，可以提出諸如“浮力大小與液體種類有關嗎？”“浮力大小與物體浸入液體中的體積（排水體積）有關嗎？”“浮力大小與物體所處深度有關嗎？”等問題.提升學生主體參與性，大膽對問題的答案進行猜想和假設.

對可探究科學問題答案的猜想環節，可讓學生充分表述自己的想法，牽涉到浮力的大小與哪些因素有關的問題時，可以提出液體物理屬性（如密度、質量、體積等等）和固體的物理屬性（如密度、體積、質量、材質、形狀等等）.從而探究浮力與這些因素之間的關系，達到實驗教學的目的.

【設計意圖】讓學生從現有的知識水平出發，通過體驗并不斷地思考，提出可能影響浮力大小的因素并對這些因素進行歸類，讓學生參與其中.

學生設計實驗，教師分組指導.教師提供多種多樣的實驗儀器供選擇，學生通過小組討論，確定實驗方案，并選擇需要的器材進行實驗.在實驗過程中，教師及時關注儀器選擇是否符合實驗方案，儀器、量具的規格是否正確（有無超量程或影響讀數準確性的問題），操作是否規范（包含儀器安全及學生安全方面），進行針對性的指導.

為驗證猜想是否正確，教師可讓學生討論后確定驗證方案、引導學生正確構造變量定義、選擇實驗器材、收集證據.同時，為后續各組間的交流、評估和反思提供條件.比如，為了驗證浮力的大小是否和液體質量有關，可以拿一個大燒杯和一個小燒杯來測定同樣物體的浮力來驗證——這個情況下構造的變量就是液體的質量.

調查反思與班級答辯.通過調查相關文獻資料，在完成數據記錄、規律分析后，各組都有了自己的實驗結論.接下來，教師可以引導學生通過“調查反思”“組間辯論”“班級答辯”活動，借鑒和學習他人的優秀經驗，明確本組實驗進一步改進的方向.學生通過班級答辯、組內辯論等活動，對本組的實驗方案進行完善，引導學生根據數據得出結論，并檢驗假設、猜想的正確性.

此次實驗的大致過程如下：演示實驗引出浮力→感受浮力→浮力的概念→分析浮力產生的原因→分析浮力的測量（學生自主探究）→得出結論→比較結論→總結規律→知識應用.經歷交流討論、思辨、質疑和完善.

3 結語

青少年的創新能力培養任重道遠，義務教育工作者應該充分利用物理實驗教學對創新能力培養的便利性，把培養學生的核心素養、提高學生的創新能力作為一項永恒的責任.需要教師轉變傳統的物理實驗教學模式、確立學生的主體地位，采用新理念、新技術，使初中生在自主思考、主動學習的基礎上激發科學探索的興趣.在初中物理實驗教學中我們應重視培養科學探究品質，鼓勵“存疑”精神、不盲從、不唯書，激發學生的創造性，注重實事求是、精益求精、一絲不茍的科學素質的培養，注重初中生樹立正確的科學實踐觀，為“中國夢”的早日實現貢獻自己的力量.

參考文獻：

[1]崔修良.初中物理教學中學生創新能力的培養[J].中國農村教育，2019（30）：123.

[2]陳貴生.物理教學中學生創新性思維能力的培養[J].中學理科園地，2019，15（03）：32-33.

[3]高維川.讓學生的思維飛一會兒——初中物理教學中學生創新能力的培養[J].學周刊，2018（28）：106-107.

[4]朱麗麗，胡靜波.創新驅動戰略視閾下我國區域創新能力比較研究[J].淮南師范學院學報，2018，20（04）：27-32.

[5]林立燦.新課標理念下高中物理教學的幾點思考[J].基礎教育研究，2005（12）：29-30.

[6]王極盛，丁新華.中學生創新心理素質與心理健康的相關研究[J].心理科學，2002（05）：538-540+638.

（收稿日期：2019-12-19）