在物理探究實驗中培養學生的創新精神

林家邊

摘要：物理探究實驗是物理教學的重要內容，通過物理探究實驗，教師可以培養學生的觀察能力、動手能力和思考能力。物理探究實驗需要學生進行思維層面的設計與思考，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學生的創新精神。在物理探究實驗中培養學生創新精神的路徑如下：讓學生參與實驗設計，調動創新性思維;抓住實驗困難契機，進行創新性思考;進行實驗分析與拓展，提升創新能力。

關鍵詞：初中物理;物理探究實驗;創新精神

《義務教育物理課程標準（2011年版）》課程內容指出，“科學探究既是學生的學習目標又是重要的教學方式……讓學生體驗科學探究的樂趣，養成實事求是的科學態度和勇于創新的科學精神”。因此，在物理探究實驗中培養學生的創新精神是物理課程的題中之義，也是實驗教學在情感態度價值觀方面目標的要求。在物理實驗探究的指導中，教師要有意識地培養學生的創新精神，引領學生勇于探索，形成科學創新的思想萌芽，為以后的學習打好基礎。

一、探尋物理探究實驗的教育價值

物理探究實驗是復雜的學習過程，要經歷提出問題、進行假設、實驗設計、進行實驗、論證分析等過程，在這一過程中，學生不僅要動手，更要動腦，還要調動思維。探究性實驗是由學生自己運用實驗手段，在獲得現象和數據的基礎上得出實驗結論的過程。物理探究實驗的教育價值一方面在于讓學生在探究的過程中掌握物理知識、習得實驗技能，探索學習方法，另一方面在于培養學生對科學的探究精神和勇于創新的精神。

首先，物理探究實驗是需要身體和頭腦都參與的活動，學生要在思考的基礎上動手，并在動手的全過程動腦，二者相互促進。因此，在動手和動腦相互促進的過程中，學生要調動相關的知識以推動實驗的開展，用適當的方式動手操作，掌握探究方法。其次，除了知識和方法層面的教育價值，物理探究實驗還涉及態度情感方面的內容，探究的過程需要一系列的準備和操作，本身就需要學生有準備充足的習慣、不斷調整和堅持的意志、勇于開拓創新的品質。從這個層面上來講，物理探究實驗教學中，“教師應該在實驗中把新舊知識緊密結合，激勵學生大膽思考和猜想、敢于創新，在實驗中做好有用數據和信息的記錄”。

二、物理探究實驗中的創新精神及其意義

物理探究實驗可以拆分來解讀，首先是“物理”，即探究實驗是關于物理的探究，關于物理的實驗，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”，即用探究的方式進行物理實驗，要求學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。最后是“實驗”，即在動手操作的過程中驗證假設，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雜的學習過程，需要學生全身心的投入，尤其是思維層面的設計與思考，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學生的創新精神。

在物理探究實驗中，創新精神體現在對思維的創新、方法的創新、觀點的創新，以及在這一過程中創新的意志、勇氣和智慧。如何在物理教學中培育學生的創新素質，使他們在未來的生活中，獲得更好的職業發展和生活質量，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學生的創新精神不僅有利于學生更靈活地運用物理知識和實驗方法，還有利于調動學生思考，培養學生深入思考物理問題的能力，以及科學探究精神和物理實驗興趣。

三、在物理探究實驗中培養學生創新精神的路徑

（一）讓學生參與實驗設計，調動創新性思維

培養學生的創新精神需要為學生創設創新的空間，調動學生思維的靈活性，這就需要學生充分參與到實驗中。師生共同制定實驗計劃，學生充分地參與到實驗設計中，不僅可以從整體上把握實驗的相關知識、準備、過程，還可以調動學習興趣，為接下來的實驗做好充足的準備。同時，在實驗設計的過程中，學生需要開動腦筋，統籌和協調實驗開展的方方面面，這就需要學生調動創新性思維，為實驗的順利開展、數據收集、結果分析等獻計獻策。

例如，八年級物理“汽化和液化”這一節內容中有一個“紙鍋燒水”的實驗。雖然課本中給出了實驗方法，但教師在教學時可以讓學生參與實驗設計，讓實驗變得更可行且容易成功。按照課本上的方法，學生做的紙鍋容易壞，很容易導致實驗失敗，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。在教學中，教師可以讓學生重新設計“紙鍋燒水”的實驗，用以上的疑問激發學生的創新性思維，完善實驗過程。在教師的引導和激勵下，學生充分調動了創新性思維，將實驗升級為用紙杯做的實驗，在實驗設計時為了保證實驗的順利創新了實驗方法，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，進行創新性思考

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

例如，在學習“光的折射”這一節內容時，教師可以引領學生探究光的折射規律，具體的探究問題為“折射角與入射角的關系”“發生折射時光路是否可逆”“折射關系、入射光線與法線的關系”。在探究實驗開始時，學生需要準備的工具有半圓形的玻璃磚、角度盤、激光筆。學生遇到的第一個困難是沒有角度盤，但這并沒有難倒學生，他們紛紛發揮想象力，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，學生開始思考這是為什么，并通過不斷地嘗試與調整，最終角度盤上顯示了清晰的折射線。通過探究實驗，學生發現了折射規律，并成功回答了實驗要解決的幾個問題，學生發現，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，這讓學生產生了新的疑問“不同介質的折射角是不是相同的”，這為以后更深入的學習提供了思考路徑。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生進行創新性思考的契機，成為新方法運用和新思路的情境，有利于激發學生的創新性思維。

（三）進行實驗分析與拓展，提升創新能力

實驗過后的分析、總結、分享等環節也是學習的重要部分，教師可以引導學生開展實驗分析與拓展，在這一過程中，給學生營造想象的空間，進一步激發學生的創新能力。第一，在總結中注入新的理解與思考。在實驗總結中，學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動思維進行提煉，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生連接與碰撞，有利于激發出創新性思維。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，還是對實驗結果的分析，在分析與反思的過程中，學生可以重新思考實驗。第三，在分享中激發新想法。分享是將自己的思想與大家的思想進行對接碰撞的過程，每一個學生對實驗的想法有不同之處，這些不同的思想碰撞到一起，有助于學生產生新的想法，為實驗的改進或進一步深入提供思想土壤。

例如，在“紙鍋燒水”的實驗后，筆者組織學生進行總結、分析和分享。在分享的過程中，學生紛紛提出自己對實驗的想法，如有學生認為還可以嘗試用布鍋燒水，有學生說燒水時火要均勻，有學生說出了水沸騰蒸發的原理。他們由實驗而引發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學生更多的思考，拓展學生的實驗思路，在原有的實驗基礎上不斷創新。

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