實驗創新對培養學生創新思維能力的重要性

摘要：創新思維是指對事物間的聯系進行前所未有的思考，從而創造出新事物的思維方法。培養創新思維是當前素質教育的重要內容之一。素質教育是針對應試教育存在的種種弊病而提出來的，是促進全體學生德智體美全面、主動發展的教育，并以創新實踐為重點。要創新，就需要有創造力，創造思維是構成創造力的核心內容之一。于是，本文提出通過在課堂實驗演示中，改進實驗，設計實驗等來培養學生的創新思維能力。

關鍵詞：創新思維；實驗創新；自制教具

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)4(S)-0027-2

物理學是一門建立在實驗基礎上的科學。實驗教學是物理教學實施創新教育的重要基礎和手段，是使教學直觀化和形象化的重要措施。在教學中要充分實現實驗的教學功能，就必須根據教學實際來進行創新。實驗不僅對激發學生學習興趣、提高實踐能力具有不可替代的作用，而且也是為學生創設創新氛圍，培養創新意識、創新思維、創新能力，提高科學素質的有效途徑。在物理教學中，我們就要充分發揮學生思維的主體性，改革實驗教學，促進學生創造性思維的培養，提高學生的創新能力。

1 通過改進演示手段，演示方法或演示技巧進行實驗創新

當前實驗教學中普遍存在著只重視簡單的操作練習的現狀。教材中的演示實驗和學生實驗，從器材、方法到表格設計都是按照規定好的步驟和方法所進行的，教師很少去引導學生思考和探索，學生也就根本不能領會實驗的原理和思想。這樣的做法很不利于學生創新思維的培養。

比如，在演示力的合成實驗中，很多老師的做法都是在一個方木板上固定三個滑輪，如圖1所示：在P點固定一條橡皮筋，橡皮筋的另一端固定兩條細繩，分別通過B、C兩滑輪懸掛三個和四個鉤碼，畫出拉力方向。然后只用一根細繩通過A滑輪懸掛五個鉤碼。這樣就證明了力的合成滿足平行四邊形定則。我認為這種做法，效果不太好，可信度較低，思維有局限性。可將這些缺點列舉出來，然后引導學生思考改進的方法。我在做這個實驗時，在黑板上邊緣相隔一定距離的地方釘了兩顆鐵釘A、B，直接將兩條橡皮筋分別懸掛在鐵釘上。然后叫兩組學生（每組兩人）在教師的引導下各做一次實驗，如圖2、3所示。F1和F2是兩把彈簧稱拉動皮筋時的讀數大小和方向，F′是一把彈簧稱將橡皮筋同樣拉到O點時的讀數大小和方向，引導學生利用力的圖示作出F1和F2的合力F，最后比較F和F′的大小和方向。由此得出結論：力的合成滿足平行四邊形定則。

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2 利用自制教具創新實驗器材

自制教具在教學中占有很重要的位置。自制教具本身是一種富有創造性的科技實踐活動。通過這種活動不僅能提高學生的實驗能力、想象能力，活躍思維，讓學生真正體味到觀察和實驗是學習科學的基本方法，而且還能激發學生的創造精神，培養學生的創新能力。

如，平拋運動是學生接觸曲線運動的第一個實例，平拋運動的豎直分運動是可以通過實驗來證明的，但水平分運動的情況課本上是通過頻閃照片分析而得，在課堂上是無法演示的，因此我做了如下圖4所示的平拋運動演示儀應用于課堂中，收到了非常好的效果。

演示器材結構如圖4：右端上、中、下是三根完全相同的斜槽軌道，它們由兩塊豎直鐵片固定。斜槽軌道底端水平，這是為了使小球離開軌道后做平拋運動。在斜槽軌道右端相同位置固定三個電磁繼電器，三個電磁繼電器的接線端用并聯的方式連接在兩根接線柱上。底端也是用兩塊鐵片固定在水平軌道上，并在鐵片上標出刻度，刻度的零刻線在斜槽軌道末端，其目的是為了能直接讀出小球做平拋運動的水平位移。而水平軌道左端向上彎曲，則是為了防止小球在運動中運動得太遠。

在平拋運動的授課過程中，豎直分運動是由兩顆小球在同一高處分別做平拋運動和自由落體運動來演示。實驗時讓兩個小球同時開紿下落，由于它們同時落地，可知平拋運動豎直分運動為自由落體運動。但水平方向的運動如何通過實驗來完成呢？

首先將兩根電線通過一個開關接在電源上，閉合開關，將兩顆小球放在中、下兩斜槽軌道上，讓電磁繼電器吸住。然后斷開開關，兩小球同時下落，并在水平軌道上相撞。由于兩小球通過斜槽軌道末端時速度大小是相同的，只是上面一顆小球做平拋運動，下面一顆小球離開斜槽軌道末端后做勻速直線運動。兩小球相撞就說明它們水平方向上的運動是相同的，即證明小球平拋運動的水平分運動是勻速直線運動。這是不是一種巧合呢？我又做了一次，只是這一次我是將另一個小球分別放在上、下兩個斜槽軌道上，也就是改變了兩小球間的高度差，兩小球最后還是相撞了。因此充分說明了平拋物體水平分運動是勻速直線運動。

另外，由于水平鐵片和豎直鐵片上都有刻度，由刻度可知上、中兩斜槽軌道的高度差為H1：H2=1：4。引導學生思考：只用一顆小球能否證明平拋運動的水平分運動是勻速直線運動呢？答案是可以的。其做法是先將小球置于中斜槽軌道，讓小球運動，由水平鐵片上的刻度直接讀出小球的水平分位移S1。然后再將小球置于上斜槽軌道，讓小球運動，由水平鐵片上的刻度直接讀出小球的水平分位移S2。因高度差H1：H2=1：4，故可知它們在空中運動的時間之比T1: T2=1: 2，因此，只要讀出S1：S2的值就可知道，如果比值等于1：2，則也可證明平拋運動的水平分運動是勻速直線運動。

3 打破常規，多角度思考，培養學生創新思維

物理是一門以實驗為基礎的學科。許多物理定理、定律都是通過實驗得來的。在目前中學物理教學中仍舊存在著注入式教學模式，一些教師在教學中只注重學習的結果，而忽視學習的過程。學生缺少自主學習的思維空間，就很難談得上創新思維的培養。要真正培養學生的創新思維，教師在教學中就要重視設計，去引導學生的學習活動，打破常規，多角度思考，以相應的創新思維熏陶，培養學生的創新意識。教師要不斷激勵學生通過觀察、比較、實驗、歸納、類比等手段提出種種假設或猜想，使學生逐步學會運用假設或猜想的方法解決問題。如伽俐略的理想實驗；牛頓推導萬有引力定律時的“月——地檢驗”實驗等。他們都是在實驗的基礎上，通過打破常規，通過邏輯推理而得出的結論。

如，在驗證機械能守恒定律的實驗中，我們的目的是通過已知加速度去驗證機械能是否守恒。那么，我們能否反過來思考：在不計一切阻力的情況下，能否由機械能守恒定律得出當地的重力加速度的大小呢？

總之，教學中要充分實現實驗的教學功能，就必須根據教學實際進行創新。隨著信息化社會的發展，培養創新型人才，變得尤為重要。在中學物理教學中實施創新教育，培養學生的科學創新精神和提高創新能力，它不僅可以幫助教師對教材內容進行具體而生動的講解，還可以啟發學生的思維，發揮他們學習的積極性和自覺性，促進他們對所學知識的理解和記憶。因此實驗教學在整個物理過程中是必不可少的，是落實素質教育的核心。在物理教學中要充分發揮學生思維的主體性，改革實驗教學，促進學生創造性思維的培養，提高學生的創新能力。

(欄目編輯鄧 磊)

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