初中物理實驗教學與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)策略探究

摘 要：在初中物理實驗教學過程中，教師要善于借助實驗教學來培養(yǎng)、發(fā)展學生創(chuàng)新能力，這不僅是初中物理教學的基本目標所在，也是實驗育人的重要體現(xiàn)。在具體實驗教學中，教師要改進實驗教學方式，促使學生在接受物理知識的同時還能有效地提升其創(chuàng)新創(chuàng)造能力，這也是廣大初中物理教師深入思考的課題。文章主要從改演示實驗為學生分組探究實驗，改驗證性實驗為探索性實驗，開展實驗設計，以及增強實驗改進四個方面論述初中物理實驗教學與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)路徑。

關鍵詞：初中物理;實驗教學;創(chuàng)新能力;培養(yǎng)策略

一、 引言

物理學科本身就是一門以實驗作為基礎教學的綜合性自然學科，通過物理實驗教學，不僅有助于幫助學生獲取更多物理知識，使其對物理規(guī)律、物理現(xiàn)象、物理概念等形成牢固印象，還能夠促進學生自身創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)與鍛煉。隨著新課程標準不斷深化，初中物理實驗教學的要求也在不斷提高，為了更好地通過物理實驗教學培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，教師要善于轉表教學思路，盡可能多地為學生創(chuàng)造實驗條件與實驗機會，同時以實驗設計、改進等問題作為教學線索，真正落實物理實驗教學與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)之間的相互結合。

二、 改演示實驗為探究實驗

初中階段的學生思維能力仍舊以直觀、具體的形象思維為主，對直觀、具體、形象的事物他們也更容易燃起興趣，且更易于接受。結合這一認知特點，教師在開展實驗教學時，可以選取實驗現(xiàn)象明顯且易于操作探究的實驗組織學生進行分組合作探究，將傳統(tǒng)實驗教學中的演示實驗轉變?yōu)閷W生探究實驗，促使學生能夠在自主探究中達到不同層次的創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標。從另一角度上說，教師在組織學生開展探究實驗時，不應過多干涉學生在實驗儀器選取、操作、實驗現(xiàn)象觀察，以及實驗故障排除等一系列實驗環(huán)節(jié)，不過為了更好指導其完成實驗探索，可以基于教材知識為學生選取合適的、需要探索的問題作為實驗內容，輔以具有針對性、啟發(fā)性的問題串或問題鏈充分滲透創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

以“組裝電路”這一探究實驗為例，教師在學生開始組裝電路前，可以先提出這樣一個問題：“如果在一個電路中要有兩個小燈泡，并且兩個小燈泡都能發(fā)光，組裝什么樣的電路能夠實現(xiàn)這一要求？”在教師的問題提示下，學生則可以先自主繪制電路圖，接著運用手邊的實驗器材進行電路組裝。學生探究思考與組裝電路過程當中，教師可以在課堂上走動巡視，觀察學生的學習狀態(tài)，及時了解學生的實驗進度。當小燈泡真的在學生組裝的電路中發(fā)光后，他們的探究積極性也會持續(xù)高漲。探究實驗過后，教師可以鼓勵不同小組的學生展示本組的電路圖，為大家分享實驗思路與實驗成果。結合不同學生所組裝的電路，教師可以引導學生思考，不同連接方式之間的區(qū)別是什么？何為串聯(lián)電路？何為并聯(lián)電路？哪幾條線是并聯(lián)電路的干路與支路？如果在原有的電路中在增加兩個開關，能否保持原有電路連接方式不變？是否還能夠探究串聯(lián)、并聯(lián)電路的不同之處？與傳統(tǒng)的實驗課堂教師演示實驗相比，學生自主探究實驗更有助于調動學生的探究學習積極性，大多數(shù)學生在實驗中主動參與、自覺探究，能夠使其在獲取知識的同時促進自身創(chuàng)新意識與動手能力的提升。并且在教師設計的探究問題中，學生實驗目的進一步明確，實驗結束后，無論是實驗的設計思想，還是通過探究實驗所揭示的物理結論，學生都能過形成深刻的印象與認識。

三、 改驗證性實驗為探索性實驗

在探索性實驗當中，學生可以運用自身所掌握的物理知識，在原有的實驗基礎之上發(fā)展其理性、批判性思維，通過科學的綜合分析過程進一步獲取物理知識，十分有益于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與發(fā)展。從這一角度上看，教師在初中物理實驗教學工作中可以積極地將驗證性實驗改為探索性實驗，以此促進學生創(chuàng)新能力的提升。探索性實驗過程中，學生基本處于一種主動探索的學習狀態(tài)，并且學生要通過主動性的思考與討論來實現(xiàn)探索性實驗目標。在實驗內容的選擇上，教師要注意以下兩點：其一，探索性實驗內容應當為初中物理課程中的核心知識所在，且經(jīng)過實驗教學可培養(yǎng)學生綜合學科素質，有利于發(fā)展其學科思維;其二，實驗難度不應過大，要符合初中學生的年齡特點與認知水平。

以“探究電流與電壓電阻的關系”實驗為例，實驗開始之前，教師可以先啟發(fā)學生猜想電流與電壓、電阻之間是否存在相關關系？通過什么樣的實驗內容探索其中的關系呢？由于實驗要探究電流與電壓、電流與電阻之間的關系，但在同一電路中同時存在著電壓與電阻兩個變量，要研究其關系，實驗過程就要控制變量，那么如何控制變量呢？在這一問題的指引下，學生開展探索“保持電阻一定，改變電壓”以及“保持電壓一定，改變電阻”這兩個實驗問題的解決方案。至此，探索性實驗目的進一步清晰，學生則可以結合自身所掌握的物理理論知識設計實驗方案。例如，改變電壓可以通過電壓可調試電源改變電壓或者串聯(lián)滑動電阻器實現(xiàn);而改變電阻則可以通過串聯(lián)電阻箱、串聯(lián)小燈泡、串聯(lián)定值電阻或更換定值電阻等。控制變量的探索性方案設定完成后，教師則可以鼓勵學生繪制實驗電路圖，自主組裝電路并統(tǒng)計分析實驗數(shù)據(jù)的方式來綜合探索探究電流與電壓電阻之間的關系。實驗過程中，學生也難免出現(xiàn)相應的失誤或錯誤，如電流與電阻并不成反比、電流表沒示數(shù)、換上一個大的定值電阻后，電壓表示數(shù)不變……此時，教師也可以積極地利用好這類錯誤資源，鼓勵學生進一步回顧整體的實驗過程，使其思考實驗設計是否合理、操作過程是否科學、數(shù)據(jù)是否可靠等，以此培養(yǎng)學生勇于發(fā)現(xiàn)錯誤與疏漏，尊重客觀數(shù)據(jù)與物理規(guī)律的科學態(tài)度。借助探索性實驗，學生能夠在實驗中大膽猜想、獨立思考，并且通過實驗來否定或者修正不完善的物理猜想，有助于增強學生解決物理問題的勇氣與信心，培養(yǎng)其批判精神與創(chuàng)新創(chuàng)造能力，而當他們真正獲得實驗成功，探索出物理原理與物理規(guī)律后，學生也會被物理科學精神所折服，使其從心靈深處產(chǎn)生對科學工作者堅韌不拔、鍥而不舍的頑強探索精神的敬佩，從而真正愛上物理。

四、 開展實驗設計激發(fā)創(chuàng)新意識

當前初中物理教材中的實驗大多屬于測量、驗證，以及訓練類實驗，更注重考察、訓練學生對基本物理實驗儀器設備的操作能力、掌握對具體物理量的測定方法，以及通過實驗操作來鞏固物理理論知識所學，在探索性、設計性實驗上的涉及普遍較少。針對這一現(xiàn)狀，教師則可以對教材中的學生實驗加以改進，鼓勵學生從依照教材做實驗逐漸地過渡到能做部分實驗設計，指導其自行選用實驗儀器設備，并善于在各種實驗素材中做出取舍，有效地發(fā)展學生物理分析、物理表達等綜合學科素質。

以“影響浮力大小的因素”實驗教學為例，教師可以將先引導學生猜測物體所受到的浮力有可能與哪些因素有關。在教師的問題指導下，有的學生表示，浮力大小可能與物體的密度有關，木塊與石頭之間的密度不同，所以木塊能夠漂浮于水面，但是石頭卻會沉入水底;有的學生則從大的鐵船會浮在水面上，但是小的鐵塊卻會沉到水底這一現(xiàn)象總結浮力大小可能與物體的體積有關;也有的學生表示，當液體的密度發(fā)生變化時也會影響浮力大小，比如人在水里會下沉，但在死海中會浮在海面上;還有的學生則通過教師的“塑料瓶浸入”演示實驗獲得猜想，浮力可能與物體浸入液體的深度有關，當塑料瓶浸入的深度越大時，所能夠感受到的浮力也越大……在學生們所提出的猜想中，教師也可以鼓勵學生選擇自己所感興趣的推測自主設計相應實驗方案加以驗證或反駁。例如，有的學生分別將鋁塊分別浸入液體的較淺處、較深處、完全浸沒等位置，彈簧測力計的讀數(shù)依次變化，所以得到結論，浮力與深度有關;但當這組學生提出了這一實驗結論后，則有另外的學生反駁，并指出在這一實驗設計中并沒有控制好浸入體積的不變，所以實驗結論是有問題的。而在改進實驗中，將一塊長方體木塊分別以橫放、豎放的方式，分別浸入水中二分之一以及完全浸入不同深度時，發(fā)現(xiàn)當控制物體浸入液體體積不變，只改變浸入深度時，所測得的浮力是相等的，由此可知浮力大小與深度無關……在整體的自主實驗過程當中，教師將實驗課堂完全交由學生，因勢利導，對學生標新立異、獨樹一幟的看法表示肯定與支持，并且鼓勵他們運用自身物理思維去思考、探索、驗證、反駁。這種開放式的自主實驗課堂自由度大、自主性強，不僅能夠提升學生們的實驗效果，自主實驗以其富有趣味性、辯證性，以及探索性的教學氛圍更能發(fā)揮出培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的獨特功能及作用。

五、 改進實驗培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

在初中物理實驗中，不乏實驗現(xiàn)象不明顯或者數(shù)據(jù)不易處理、操作相對復雜的實驗。此時，教師則可以先引導學生對原有的實驗內容進行分析，找出其不足之處，接著再鼓勵其進行實驗改進，以自身的物理創(chuàng)新能力設計更加科學合理的方案。此時，改進實驗的物理教學模式也能夠進一步激勵學生創(chuàng)新。值得注意的是，在改進實驗的過程當中學生的分析與設計不可能是盡善盡美的，故而在實驗評價、學生評價等環(huán)節(jié)中，教師不可過多地關注實驗結果。只要學生體現(xiàn)了不唯書本、不唯教材、勇于批判的創(chuàng)新精神，教師都應當給予及時的肯定與鼓勵。

以“探究摩擦力的大小與什么有關”這一學生實驗為例，試驗中學生要完成如下幾個任務：其一運用控制變量的方法完成實驗探究;其二結合實驗設計科學選擇實驗儀器并組裝好實驗的裝置;其三明確摩擦力大小如何測;其四，設計收集數(shù)據(jù)表格。在具體的實驗過程中，教師要指導學生分析實驗步驟是否合理，實驗過程中的相關注意事項等問題。結合學生都有可能出現(xiàn)的情況，教師則可以明確指出，并啟發(fā)學生思考如何進行實驗改進。如每次實驗中所產(chǎn)生的誤差都有可能影響最后的實驗結論，那么在這一實驗中要如何減小實驗誤差呢？基于教師提示，學生不禁思索產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？要怎么才能實現(xiàn)“勻速拉動小滑塊”？是否可以對實驗裝置進行改良？經(jīng)過充分的思考與討論，有學生提出，可以將彈簧測力計固定于一側，其水平拉力方向與實驗所需要使用到的小滑塊前進方向保持一致;于整體實驗裝置下方墊上木板、鋼板等器具，那么實驗過程中只需要緩慢、勻速移動下方的木板、鋼板就能夠將“勻速拉動小滑塊”的實驗問題轉化為“勻速拉動木塊”，并且與前者相比，后者更容易控制、實現(xiàn)。在實驗方案的改進中，學生能夠對問題進行思考、推測，再親手實驗、觀察并思考，不僅有效地提升了他們的問題解決能力，在實驗優(yōu)化改進情境下，學生自身創(chuàng)新思維也得到良好啟發(fā)，切實提升了他們的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

六、 結語

綜上，初中物理實驗教學中，教師要加強實驗教學創(chuàng)新優(yōu)化，注重學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并積極發(fā)揚創(chuàng)新創(chuàng)造精神，落實實驗育人的功能與作用。

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作者簡介：

李彩霞，甘肅省白銀市，甘肅省白銀市靖遠縣三灘中學。