在實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的實施策略

摘 要：實驗教學(xué)是物理教學(xué)重要組成部分，要優(yōu)化實驗教學(xué)的效果就要不斷改進實驗.在改進實驗時利用好實驗的靈活性、多變性、易錯性等特點，采用變演示實驗為分組實驗、變教師提問為學(xué)生生疑、變定向探究為自由探究等策略，可以在實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識.

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)、創(chuàng)新意識、實施策略

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）18-0062-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡介：陳慶濤（1991.11-），男，甘肅省慶陽人，碩士，中學(xué)一級教師，從事高中物理教學(xué)研究.

創(chuàng)新意識的培養(yǎng)是一個慢的過程，不僅需要國家在社會上營造良好的氛圍，也需要學(xué)生在學(xué)校教育中接受熏陶.學(xué)校教育可以在科技活動等專題活動對學(xué)生創(chuàng)新意識進行培養(yǎng)，也可以在學(xué)科教學(xué)中滲透.物理是基礎(chǔ)教育階段的一門重要課程，肩負培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，形成學(xué)生終身發(fā)展關(guān)鍵能力的重要使命.物理學(xué)科是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，是科技進步的源動力.所以，在物理教學(xué)中理應(yīng)承擔(dān)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的任務(wù).

實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分.學(xué)生要順利完成實驗，不僅要有扎實的物理知識，還要有遷移物理方法的能力，具備一定的實驗技能，這對學(xué)生的要求比較高.實驗中學(xué)生需要經(jīng)歷方案設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果表達等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要優(yōu)化實驗教學(xué)的效果就要不斷改進實驗.

1 變演示實驗為分組實驗

演示實驗可以讓學(xué)生直觀感受物理現(xiàn)象、物理過程，讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中積累感性素材，為后續(xù)學(xué)習(xí)中科學(xué)抽象概念、歸納規(guī)律夯實基礎(chǔ).演示實驗教師只需要準備一套實驗器材，課前準備的時間成本相對于分組實驗大大降低，演示實驗在物理教學(xué)中有不可替代的作用.但是，演示實驗學(xué)生的角色是一個“旁觀者”，學(xué)生沒有參與到實驗過程中，而只是“看實驗”，這樣的實驗教學(xué)過程學(xué)生難有深刻的體驗，對實驗?zāi)康摹⒃怼⒉僮鞯入y有深刻的理解.實驗對學(xué)生課堂參與程度、對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的要求都比較高，沒有深度參與到課堂中就無法深刻理解實驗現(xiàn)象背后的本質(zhì)，也就沒法對實驗提出疑問、提出改進建議，也就談不上在實驗中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識.為此對一些重要的演示實驗——基于該實驗得出重要物理概念、物理規(guī)律，或者依托該實驗突破教學(xué)重難點，可以將其變?yōu)榉纸M實驗，以此來增加學(xué)生課堂參與度，來提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗，激發(fā)學(xué)生在實驗中的靈感，學(xué)生在親自操作實驗過程中往往會產(chǎn)生一些“異想天開”.學(xué)生的這些“異想天開”有些可能是對知識理解有偏差導(dǎo)致的錯誤，而有些則對改進實驗有較好的幫助.

摩擦力的教學(xué)是高中物理的難點，也是重點.摩擦力這一重難點的突破對后面學(xué)習(xí)物理有重要作用.摩擦力一節(jié)的實驗為演示實驗，鑒于其重要性，教學(xué)中可以將其變?yōu)榉纸M實驗.實驗先研究靜摩擦力，后研究滑動摩擦力，實驗裝置如圖1所示.

學(xué)生親自參與實驗后對如下兩點印象特別深刻.其一，研究滑動摩擦力時，要用彈簧拉著木塊勻速運動，很難做到，做不到勻速就不滿足二力平衡，彈簧秤的示數(shù)就不等于木塊所受摩擦力的大小.其二，研究靜摩擦力時，為了記錄下木塊剛運動瞬間的摩擦力，在測力計指針下面放一個小紙團來“記錄”最大值.這兩點其實為后續(xù)的實驗創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ).前者，可以引導(dǎo)學(xué)生思考改進摩擦力的實驗，降低操作難度，提升實驗效果和實驗成功率.后者，這可以在第四章學(xué)習(xí)超重失重時將其遷移到記錄彈簧秤懸掛鉤碼演示超重、失重現(xiàn)象時其示數(shù)的最大、最小值.

2 變教師提問為學(xué)生生疑

學(xué)源于疑，小疑則小進.實驗對學(xué)生知識、技能、方法等都有較高要求，學(xué)生在實驗中一定會產(chǎn)生很多疑問.教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師一般會對學(xué)生共性疑問了如指掌，然后設(shè)計問題，讓學(xué)生思考，一起分析，消除疑問.但是這樣的方式學(xué)生學(xué)習(xí)依然是被動的，學(xué)生在教師的指引下，一步步思考，一定程度上降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，是一種比較有效的學(xué)習(xí)方式，然而對一些基礎(chǔ)較好、學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生而言，這一學(xué)習(xí)方式可能導(dǎo)致學(xué)生缺乏知識的主動構(gòu)建過程，也缺失師生、生生之間思維的碰撞，因而失去了向更深層次思考的機會，也就失去在實驗中培養(yǎng)創(chuàng)新意識的契機.

為了能夠讓學(xué)生更深度參與實驗、思考實驗，可以變教師設(shè)問為學(xué)生生疑.將學(xué)生分組，然后每一個小組互相交流后，整理出本組的疑問，各小組派一名代表發(fā)言，將自己的疑問說出來.摩擦力實驗中，學(xué)生說出來的典型疑問有：如何才能保證滑動摩擦力等于彈簧秤的示數(shù)？如何才能讓彈簧秤的示數(shù)不要忽大忽小？如何記錄實驗中最大讀數(shù)？為何最大靜摩擦力等于彈簧秤的最大讀數(shù)？如何驗證滑動摩擦力比最大靜摩擦力小？如何探究滑動摩擦力大小與接觸面積大小、正壓力、接觸面粗糙程度等的關(guān)系？等等.利用學(xué)生的疑問，可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計、改進實驗方案，讓實驗效果更優(yōu)，讓實驗操作的難度更低，準確度更高.例如為了讓示數(shù)不忽大忽小，為了避免拉木塊時要勻速的難度，可以將木塊和彈簧秤水平放置，彈簧秤一端固定在豎直擋板上，另一端連接木塊，具體如圖2所示.只要將木板B拉出，勻速、加速、減速都可以，這樣就解決了圖1裝置中需保持勻速的問題.

3 變定向探究為自由探究

定向探究中教師為學(xué)生提供比較明確的指導(dǎo).定向探究是在教師提供大量的指導(dǎo)和幫助下完成的，它既包括教師提供具體教學(xué)事例和程序，由學(xué)生自己尋找答案的探究，也包括教師給定要學(xué)的概念或原理，由學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)它與具體事例的聯(lián)系的探究.其好處是學(xué)生探究難度降低，可以快速完成實驗，實驗準確率也比較高，但是學(xué)生的自主性被剝奪，參與實驗的主動性受限.自由探究中教師的指導(dǎo)較少，學(xué)生探究的時間充裕，有較大的自由度，學(xué)生可以充分發(fā)揮主觀能動性，設(shè)計方案解決問題.由于學(xué)生時空更自由，思維不會受到限制，對那些有較好基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生而言，在問題解決中可能會產(chǎn)生一些新的想法，會有意外收獲，甚至是驚喜.

在摩擦力實驗的教學(xué)中，學(xué)生對教材實驗產(chǎn)生疑問，將其設(shè)計為圖2所示的裝置，可以讓學(xué)生在課后找來木板自己設(shè)計、嘗試，看看實驗效果如何，是否如當(dāng)初設(shè)想的一樣.通過嘗試學(xué)生發(fā)現(xiàn)圖2的裝置依然存在問題：彈簧秤有自重，導(dǎo)致其不能保持水平，彈簧秤對木塊的拉力不是水平的，這會對實驗精確度帶來較大的影響，只有木塊的質(zhì)量較大時，彈簧秤才能基本水平.為了改進實驗效果，有必要將實驗進一步改進.如何改進可以做為學(xué)生課后的實踐活動，將學(xué)生分成幾個大組，每一組自己設(shè)計方案，教師做好答疑、適當(dāng)指導(dǎo)等“后勤”工作.學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻提出的設(shè)計方案五花八門，比較理想的如圖3所示.圖3是圖2的升級版，用拉力傳感器替代彈簧秤測拉力，用幾乎沒有質(zhì)量的細線連接木塊和拉力傳感器，這樣就避免了圖2裝置操作難、讀數(shù)難的困惑，也解決了圖2裝置彈簧秤自重導(dǎo)致的誤差.

將定向探究變?yōu)樽杂商骄浚處煂W(xué)生指導(dǎo)變少，學(xué)生思維更自由，更能充分思考，更能天馬行空般放飛思維，在此過程中學(xué)生可能會偏離正確的方向.即使如此，教師應(yīng)該放手，在學(xué)習(xí)中，尤其是實驗中，試錯也是一種體驗，也能讓學(xué)生有收獲，只要最終學(xué)生能回到正確軌道即可.學(xué)生的思維活躍，他們天馬行空般的思考，往往會帶來驚喜，這對培養(yǎng)他們創(chuàng)新意識至關(guān)重要.

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：4-6.

[2] 鄒曉明.對高中物理“探究式課堂教學(xué)”探究程度的思考[J].物理教學(xué)探討，2005，23（9）：17-18.

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