借助非常規(guī)實驗設(shè)計，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

陳峰

【摘 ?要】物理核心素養(yǎng)中提出：要讓學生經(jīng)歷與科學工作者相似的探究過程，從而領(lǐng)悟科學探究方法，發(fā)展科學探究能力，體驗科學探究的樂趣，養(yǎng)成勇于創(chuàng)新的科學精神。因此，在物理教學的啟蒙階段，必須借助實驗來培養(yǎng)學生的初步創(chuàng)新能力，讓學生形成一定的創(chuàng)新意識。而“非常規(guī)”實驗恰好在器材的選取不受時空的限制，易獲、靈活、簡便、有趣的先天優(yōu)勢，能讓學生在愉悅、松弛、開放的狀態(tài)下，充分利用自己直感、想象、靈感，依據(jù)實驗?zāi)康牡靥岢龆喾N假設(shè)，改進實驗方法，設(shè)計新實驗，再利用重組、整合、改變等從不同的角度考慮問題，以不同的方式解決問題，以增強學生探索新知識的勇氣，激發(fā)好奇，挑戰(zhàn)困難、克服困難，讓創(chuàng)新能力得以培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】非常規(guī)實驗設(shè)計;培養(yǎng);學生創(chuàng)新能力

1.“非常規(guī)”實驗設(shè)計物理情境的巧設(shè)，喚醒學生的創(chuàng)新意識

學生對新知的學習往往“好的開頭就等于成功的一半”，因而我們在每個新知的學習過程中，就要利用“非常規(guī)”實驗器材獲取的優(yōu)點，以“非常規(guī)”實驗設(shè)計進行物理情境創(chuàng)設(shè)，達到激趣激疑，引發(fā)問題，觸動學習新知的欲望。如在學習《電動機》一節(jié)時，利用如圖所示的實驗或類似的實驗創(chuàng)設(shè)教學情境，就能達到新、奇、巧的效果。立即吸引學生，激發(fā)他們急切地想知道這其中的原因，教師順勢提出問題，引導學生討論、猜想、假設(shè)。這種的情境創(chuàng)設(shè)，往往與學生原有的認知相沖突或給他們一種臆想不到的結(jié)果產(chǎn)生，若持久堅持，學生將肯定渴望上你的物理課，渴望你每節(jié)課會帶來哪些新奇的東西。在學生對物理產(chǎn)生興趣后，教師要及時的轉(zhuǎn)換角色，引導學生自帶器材，用“非常規(guī)”實驗設(shè)計引入新課，進一步激發(fā)學生的學習興趣，學生的主動性與積極性將充分的被調(diào)動，將會不斷的增強他們學習物理的內(nèi)驅(qū)力。引發(fā)他們關(guān)注生活，觀察世界，意識到“事事處處有物理”。在喚起學生問題意識的同時，通過視頻展示制作過程，讓學生嘗試去完成或進行不斷的改進，從而達到課堂到課外的延伸，創(chuàng)新意識就會喚醒和逐步提高。所以，“非常規(guī)”趣味性的實驗設(shè)計對學生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著引領(lǐng)作用。

2.“非常規(guī)”實驗探究過程的設(shè)計，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能

2.1變演示實驗為學生實驗，激發(fā)學生的創(chuàng)新靈感

不少演示實驗由于受到實驗室條件的限制，實驗的可視性較差，常常影響后排學生的觀察，即使看的清的也由于學生缺少自己動手參與，學生的主動性、積極性、主體性就難以體現(xiàn)，學生的實驗?zāi)芰Α?chuàng)新能力就難以得到充分的培養(yǎng)。而利用“非常規(guī)”實驗設(shè)計，變演示為學生實驗，必將獲得豐滿的感性認識，從中體會、感悟物理知識。同時通過動手、動腦，鍛煉自己的觀察能力，問題意識，從而發(fā)展思維，挖掘創(chuàng)新潛能。

一是利用學生身體器官，進行徒手實驗設(shè)計，變演示實驗為學生實驗。如用手抓重物，感受費力杠桿;用手在桌面滑動、向后拖（不動）、墊上水筆滾動，就可以感受三種摩擦力，同時也可以體會什么是相對運動和相對運動的趨勢。兩同學站蹲中相互擊掌，感受力的作用的相互性……，充分挖掘身體的各種器官，進行師生互動的徒手實驗設(shè)計，調(diào)動課堂氣氛，和諧師生關(guān)系，有利于增強教師的教學藝術(shù)和教師的個人魅力。反襯過來，學生也會時不時的進行這種徒手實驗設(shè)計，從而在做中思、思中學、學中悟。以開闊學生的創(chuàng)新空間，訓練思維，鍛煉能力。

二是學生自帶生活廢器具，進行實驗設(shè)計，把演示實驗改為分組實驗。如婚車上固定鮮花用的“吸盤”在《大氣壓》的教學中就有很大的妙用。首先，按壓窗戶上的玻璃，讓學生探究大氣壓的存在。其次，學生拔出“吸盤”的過程中感知“大氣壓很大”。再次，通過添加彈簧測力計和刻度尺，引導學生用此初測大氣壓的值。再如用澆花用的噴霧器，來感受流體壓強與流速的關(guān)系，并用兩筆管進行模擬，從中體會噴霧器的原理，等等。這樣的做法會點燃起學生創(chuàng)新的靈感，他們會經(jīng)常收集各種廢舊物品，等著物理老師哪天要求帶哪些器材，會去發(fā)掘這些器材有哪些再利用的功能，或者這些器材中哪些包含著物理知識，設(shè)法改變一品專用的思想，從中發(fā)現(xiàn)問題，帶著問題去學習物理，也會利用收集的廢品探究自己的疑問，就會激發(fā)學生源源不斷的創(chuàng)新靈感。

2.2優(yōu)化實驗設(shè)計方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維

一是對教材中原有實驗意圖不明顯時，引導學生對所探究的實驗進行“非常規(guī)”的優(yōu)化設(shè)計，在起到四兩撥千斤的作用的同時，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。如學習平面鏡中像與物“上下一致，左右相反”的對稱關(guān)系時，課本沒有很好引導學生進行實驗驗證，從而對此點的理解不透徹，教師就可以引導學生進行“非常規(guī)”的優(yōu)化實驗設(shè)計進行驗證。有的學生就利用實驗中的火柴盒，放在蠟燭的左側(cè)時，像就成在蠟燭像的右側(cè)，調(diào)換一下位置，像也跟著變化;有的輕吹燭焰，燭焰左飄時，像焰右飄;有的用字母“E”代替蠟燭，環(huán)保又能說明問題。二是對學生在實驗中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象或收集的數(shù)據(jù)與所驗證的結(jié)論沖突時，教師不能輕易的一筆帶過，應(yīng)引導學生從實驗中尋找原因，以優(yōu)化實驗設(shè)計。如在探究“串聯(lián)電路中的電壓關(guān)系”時，學生測出的總電壓總是大于燈泡兩端的電壓之和，往往在平時的實驗中，教師就用誤差一筆帶過，其實并不是本質(zhì)，這時教師就可以進行引導學生分析可能的原因，然后進行“非常規(guī)”的實驗設(shè)計（有別于教材中的常規(guī)設(shè)計），學生就會去測開關(guān)兩端的電壓，改變粗細，去研究導線分擔電壓對實驗的影響。這樣的引導，打破學生唯書論、唯師論，敢于質(zhì)疑，敢于堅持自己所測數(shù)據(jù)的觀點，探討不同實驗組之間數(shù)據(jù)不同的原因，避免由于實驗數(shù)據(jù)與書本所學結(jié)論不同，而進行涂改實驗數(shù)據(jù)，利于學生科學素養(yǎng)的養(yǎng)成，利于學生對學習中出現(xiàn)的問題，敢于質(zhì)疑，敢于提出自己的想法。這樣的實驗教學將讓學生在實際問題解決中不拘一格，多方設(shè)想，促進學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

2.3用“非常規(guī)”實驗設(shè)計進行實驗整合，培養(yǎng)學生的發(fā)散性與想象力

一是采用不同的“非常規(guī)”實驗設(shè)計同一個探究問題的知識整合。如測密度實驗在中考中的復習，教師打破常規(guī)復習，讓學生分組隨帶：牛奶、小石頭、橡皮泥、硬幣、小木塊等物品，老師提供測量器材：量筒、天平、彈簧測力計、刻度尺、桿稱等，引導學生從原理出發(fā)，選擇不同的器材，進行分組實驗設(shè)計和測量。學生就會在設(shè)計與嘗試測量的過程中，各抒己見、爭鋒相對，充分展示自己的想法，結(jié)果有自制密度計法;等臂杠桿法（天平法）;稱重法;液體壓強法等等，各種整合性的“非常規(guī)”實驗設(shè)計。這種的學習，讓他們不拘泥于課本，打破了原有的教學框框，給學生提供了一種開放、探究、想象的時空，他們的創(chuàng)新能力將得到很大的培養(yǎng)。

二是用一主體器具進行實驗整合，這種方法常用在復習課教學中，如飲料瓶，首先教師舉例點燃煙霧就可以研究光沿直線傳播;在不同深度戳孔研究液體壓強與深度的關(guān)系，同類瓶子，裝上不同高度的水柱，進行吹氣，感受聲音音調(diào)的區(qū)別;等等，不斷的引導學生展開想象，應(yīng)用飲料瓶進行力、熱、光、電等知識的“非常規(guī)”實驗設(shè)計，研究力的作用效果;力的作用效果與作用點的關(guān)系;研究壓力作用效果大小的決定因素……。不是學生不會想象，而是我們沒有提供機會，給予鍛煉的機會。這樣學生充分的進行發(fā)散性思維，放飛自己想象的空間，學生的創(chuàng)新思維就能得到很大的發(fā)展。

3.指導學生的“非常規(guī)”課外實驗設(shè)計，開發(fā)學生的創(chuàng)造個性

創(chuàng)新是以自己獨特的個性特征參與社會實踐活動，把自己內(nèi)心的潛能通過外顯行為釋放或表現(xiàn)出來的過程。因此，教師根據(jù)自己的教學進度，安排學生利用生活中的物品，進行課外獨立實驗，延續(xù)課堂學習，而且對于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)尤其重要。

課外實驗大多數(shù)都應(yīng)該是課堂學習的延續(xù)。如電流的熱效應(yīng)一節(jié)，學生在課堂上通過演示實驗對電流、電阻及通電時間對電流熱效應(yīng)的影響有了初步的了解。在此基礎(chǔ)上，教師引導學生課后觀察生活的的各種電熱器的功率、發(fā)熱體的外形結(jié)構(gòu)等。就會有許多學生涌現(xiàn)出各種新奇的想法，如有些同學提出生活中的“熱得快”有些直棍形的，有些螺旋形是否會影響電流產(chǎn)生的熱量;有的提出電熱水壺的壺底為什么呈現(xiàn)一圈一圈的波浪形……。老師就可以根據(jù)學生的發(fā)現(xiàn)，指導學生確定研究課題，引導他們?nèi)绾卫檬占牟牧希O(shè)計方案，自行探究。然后展示成果，進行點評，引導他們不斷改進，在自行探究中，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。在問題的解決過程中與不斷改進自我設(shè)計的過程中，充分調(diào)動他們的主觀能動性，彰顯個性，發(fā)揮創(chuàng)造性。一旦獲得成功與收獲，將極大的滿足他們的成就感，更加激發(fā)他們的好奇心、求知欲。學生的想象力、挑戰(zhàn)性、冒險性方面的培養(yǎng)都是最高層次。正如古云“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”

總之，“非常規(guī)”實驗設(shè)計給學生打開一扇思想放飛的門，尋得一片創(chuàng)新的世界。

【參考文獻】

[1]陳濟豪.初中“非常規(guī)”物理實驗的設(shè)計與案例研究[D].上海師范大學，2020

[2]劉炳昇.基于“隨手取材”物理實驗的課堂教學設(shè)計——評“力的作用是相互的”教學設(shè)計與實施[J].物理之友，2014，30（07）：9-12

（福建省寧德市柘榮縣第三中學，福建 寧德 355300）