在物理探究實驗中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

林家邊

摘要：物理探究實驗是物理教學(xué)的重要內(nèi)容，通過物理探究實驗，教師可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力和思考能力。物理探究實驗需要學(xué)生進(jìn)行思維層面的設(shè)計與思考，釋放情感層面的參與熱情，在這一過程中，物理探究實驗可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在物理探究實驗中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的路徑如下：讓學(xué)生參與實驗設(shè)計，調(diào)動創(chuàng)新性思維;抓住實驗困難契機(jī)，進(jìn)行創(chuàng)新性思考;進(jìn)行實驗分析與拓展，提升創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：初中物理;物理探究實驗;創(chuàng)新精神

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》課程內(nèi)容指出，“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)又是重要的教學(xué)方式……讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的樂趣，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神”。因此，在物理探究實驗中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神是物理課程的題中之義，也是實驗教學(xué)在情感態(tài)度價值觀方面目標(biāo)的要求。在物理實驗探究的指導(dǎo)中，教師要有意識地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，引領(lǐng)學(xué)生勇于探索，形成科學(xué)創(chuàng)新的思想萌芽，為以后的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

一、探尋物理探究實驗的教育價值

物理探究實驗是復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程，要經(jīng)歷提出問題、進(jìn)行假設(shè)、實驗設(shè)計、進(jìn)行實驗、論證分析等過程，在這一過程中，學(xué)生不僅要動手，更要動腦，還要調(diào)動思維。探究性實驗是由學(xué)生自己運用實驗手段，在獲得現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得出實驗結(jié)論的過程。物理探究實驗的教育價值一方面在于讓學(xué)生在探究的過程中掌握物理知識、習(xí)得實驗技能，探索學(xué)習(xí)方法，另一方面在于培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的探究精神和勇于創(chuàng)新的精神。

首先，物理探究實驗是需要身體和頭腦都參與的活動，學(xué)生要在思考的基礎(chǔ)上動手，并在動手的全過程動腦，二者相互促進(jìn)。因此，在動手和動腦相互促進(jìn)的過程中，學(xué)生要調(diào)動相關(guān)的知識以推動實驗的開展，用適當(dāng)?shù)姆绞絼邮植僮鳎莆仗骄糠椒āＦ浯危酥R和方法層面的教育價值，物理探究實驗還涉及態(tài)度情感方面的內(nèi)容，探究的過程需要一系列的準(zhǔn)備和操作，本身就需要學(xué)生有準(zhǔn)備充足的習(xí)慣、不斷調(diào)整和堅持的意志、勇于開拓創(chuàng)新的品質(zhì)。從這個層面上來講，物理探究實驗教學(xué)中，“教師應(yīng)該在實驗中把新舊知識緊密結(jié)合，激勵學(xué)生大膽思考和猜想、敢于創(chuàng)新，在實驗中做好有用數(shù)據(jù)和信息的記錄”。

二、物理探究實驗中的創(chuàng)新精神及其意義

物理探究實驗可以拆分來解讀，首先是“物理”，即探究實驗是關(guān)于物理的探究，關(guān)于物理的實驗，在探究實驗的過程中用到物理知識探究物理問題。其次是“探究”，即用探究的方式進(jìn)行物理實驗，要求學(xué)生具備主動探索的意識和深入研究的意志，以及遇到困難不放棄的堅持品質(zhì)。最后是“實驗”，即在動手操作的過程中驗證假設(shè)，在實驗操作中探究和解決物理問題。因此，物理探究實驗是一個復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程，需要學(xué)生全身心的投入，尤其是思維層面的設(shè)計與思考，以及情感層面的參與熱情和堅持性。在這一過程中，物理探究實驗才能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

在物理探究實驗中，創(chuàng)新精神體現(xiàn)在對思維的創(chuàng)新、方法的創(chuàng)新、觀點的創(chuàng)新，以及在這一過程中創(chuàng)新的意志、勇氣和智慧。如何在物理教學(xué)中培育學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，使他們在未來的生活中，獲得更好的職業(yè)發(fā)展和生活質(zhì)量，是擺在教育者和物理教師面前的難題。在物理探究實驗中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神不僅有利于學(xué)生更靈活地運用物理知識和實驗方法，還有利于調(diào)動學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生深入思考物理問題的能力，以及科學(xué)探究精神和物理實驗興趣。

三、在物理探究實驗中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的路徑

（一）讓學(xué)生參與實驗設(shè)計，調(diào)動創(chuàng)新性思維

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神需要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新的空間，調(diào)動學(xué)生思維的靈活性，這就需要學(xué)生充分參與到實驗中。師生共同制定實驗計劃，學(xué)生充分地參與到實驗設(shè)計中，不僅可以從整體上把握實驗的相關(guān)知識、準(zhǔn)備、過程，還可以調(diào)動學(xué)習(xí)興趣，為接下來的實驗做好充足的準(zhǔn)備。同時，在實驗設(shè)計的過程中，學(xué)生需要開動腦筋，統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)實驗開展的方方面面，這就需要學(xué)生調(diào)動創(chuàng)新性思維，為實驗的順利開展、數(shù)據(jù)收集、結(jié)果分析等獻(xiàn)計獻(xiàn)策。

例如，八年級物理“汽化和液化”這一節(jié)內(nèi)容中有一個“紙鍋燒水”的實驗。雖然課本中給出了實驗方法，但教師在教學(xué)時可以讓學(xué)生參與實驗設(shè)計，讓實驗變得更可行且容易成功。按照課本上的方法，學(xué)生做的紙鍋容易壞，很容易導(dǎo)致實驗失敗，而且，實驗中加熱的速度和方法也是實驗的重要因素，課本中的方法并沒有說明。在教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生重新設(shè)計“紙鍋燒水”的實驗，用以上的疑問激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，完善實驗過程。在教師的引導(dǎo)和激勵下，學(xué)生充分調(diào)動了創(chuàng)新性思維，將實驗升級為用紙杯做的實驗，在實驗設(shè)計時為了保證實驗的順利創(chuàng)新了實驗方法，如在紙杯中加入少量的水，燃燒速度要快，使用蠟燭加熱的方法等。

（二）抓住實驗困難契機(jī)，進(jìn)行創(chuàng)新性思考

抓住實驗困難契機(jī)是指在實驗的過程中遇到困難時，學(xué)生要抓住機(jī)會，多嘗試用不同的材料、不同的方法等進(jìn)行實驗，進(jìn)行創(chuàng)新性思考。實驗設(shè)想與實際操作會存在一定的差距，在實驗操作中，學(xué)生難免會遇到困難，但這些困難正是考驗學(xué)生的契機(jī)，學(xué)生可以借助實驗困難對實驗進(jìn)行全方位、多方面的思考，從而用新的方法不斷嘗試操作。

例如，在學(xué)習(xí)“光的折射”這一節(jié)內(nèi)容時，教師可以引領(lǐng)學(xué)生探究光的折射規(guī)律，具體的探究問題為“折射角與入射角的關(guān)系”“發(fā)生折射時光路是否可逆”“折射關(guān)系、入射光線與法線的關(guān)系”。在探究實驗開始時，學(xué)生需要準(zhǔn)備的工具有半圓形的玻璃磚、角度盤、激光筆。學(xué)生遇到的第一個困難是沒有角度盤，但這并沒有難倒學(xué)生，他們紛紛發(fā)揮想象力，有的用自己家的鐘表做了一個角度盤，有的用紙板畫了一個角度盤，有的用塑料盆底做了一個角度盤，這就解決了實驗工具問題。在實驗中，學(xué)生又遇到了激光筆的光穿過玻璃后射向空氣中但沒有顯示折射出去的光線的問題。在遇到這一困難后，學(xué)生開始思考這是為什么，并通過不斷地嘗試與調(diào)整，最終角度盤上顯示了清晰的折射線。通過探究實驗，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了折射規(guī)律，并成功回答了實驗要解決的幾個問題，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，光從空氣中射向玻璃和從玻璃射向空氣的折射角是不同的，這讓學(xué)生產(chǎn)生了新的疑問“不同介質(zhì)的折射角是不是相同的”，這為以后更深入的學(xué)習(xí)提供了思考路徑。由此可見，在物理探究實驗中，遇到的困難和疑問可以成為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性思考的契機(jī)，成為新方法運用和新思路的情境，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

（三）進(jìn)行實驗分析與拓展，提升創(chuàng)新能力

實驗過后的分析、總結(jié)、分享等環(huán)節(jié)也是學(xué)習(xí)的重要部分，教師可以引導(dǎo)學(xué)生開展實驗分析與拓展，在這一過程中，給學(xué)生營造想象的空間，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。第一，在總結(jié)中注入新的理解與思考。在實驗總結(jié)中，學(xué)生需要回顧和梳理實驗的整個過程，在這一過程中他們不僅要調(diào)動思維進(jìn)行提煉，而且要注入新的理解與思考，這些新的理解與思考與頭腦中已有的知識產(chǎn)生連接與碰撞，有利于激發(fā)出創(chuàng)新性思維。第二，在分析與反思的過程中利用新方法。實驗過后的分析不僅是對實驗過程的分析，還是對實驗結(jié)果的分析，在分析與反思的過程中，學(xué)生可以重新思考實驗。第三，在分享中激發(fā)新想法。分享是將自己的思想與大家的思想進(jìn)行對接碰撞的過程，每一個學(xué)生對實驗的想法有不同之處，這些不同的思想碰撞到一起，有助于學(xué)生產(chǎn)生新的想法，為實驗的改進(jìn)或進(jìn)一步深入提供思想土壤。

例如，在“紙鍋燒水”的實驗后，筆者組織學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、分析和分享。在分享的過程中，學(xué)生紛紛提出自己對實驗的想法，如有學(xué)生認(rèn)為還可以嘗試用布鍋燒水，有學(xué)生說燒水時火要均勻，有學(xué)生說出了水沸騰蒸發(fā)的原理。他們由實驗而引發(fā)的思考是多種多樣且新奇變化的，這些想法在無形中會激發(fā)學(xué)生更多的思考，拓展學(xué)生的實驗思路，在原有的實驗基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新。

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