優化物理實驗教學 培養學生創新能力

蒙淑懿

物理實驗課教學要讓學生掌握實驗操作技能,又要培養學生的創新意識和創造能力,使學生成為學習的真正主人,會自主學習,實現向素質教育的根本轉變.在實驗教學中,優化物理實驗教學,培養學生創新能力,有助于又好又快地推進實施素質教育.

一、改進實驗,激活學生的探索欲

物理教材的許多實驗都是驗證性實驗,一般只是模仿和重復,難以滿足學生求知欲.實驗前學生不知道在實驗中必須仔細觀察實驗和記錄實驗數據,必須認真分析實驗數據,才能尋找出科學的結論.因此,在物理實驗教學中,教師應精心設計,周密安排,在保證安全的情況下讓學生自主設計實驗,使學生在探索過程中親自動手、開動腦筋,提高自身的創造力.例如,新教材的緒言安排了學生體驗科學探究的過程:取一個杯子,在杯中裝滿水:①若將一只回形針輕輕放入水中,請學生猜測,水是否溢出?②讓學生嘗試;③請學生猜想:在水不溢出的情況下,最多能放多少只回形針?④讓學生試一試,一共可放入多少只回形針?實際放入的數量與猜測相差多少?⑤與其他小組交流,比一比,誰放得最多?猜一猜,能放入回形針的數量與哪些因素有關.在這個實驗過程中,學生模仿了科學家的研究過程和方法,親身體驗探究活動過程,同時在實驗過程中,教師要鼓勵學生大膽地猜想和獨立地思考,并在實驗中否定錯誤的假設或修正不完善的猜想,從而讓學生尋找到可能并不全面、準確的結論.但讓學生通過觀察、實驗、討論、分析、歸納去發現問題,去探索解決問題的多種途徑和方法,使學生的求知欲得到滿足,領悟而獲得書本上學不到的知識,從中體會物理學習的樂趣.

二、加強設計性實驗教學,激發學生的創新意識

設計性實驗具有開放性、創造性的特點,是在特定的條件下,運用已有知識獨立設計出能達到實驗目的一種或幾種切實可行的方案,對知識深度要求不高,但思維方法要嚴謹,思路須清晰,是培養學生創新能力的重要途徑之一.實驗教學的目的是通過讓學生從知識獲取的過程中深化知識理解,并能運用這些知識解決實際問題,完成常規實驗后,可給學生提出實驗課題,使學生能利用已有的知識、技能解決問題,但要注意解決方案應具有多樣性,要有意識地為學生營造一種探索的氛圍,培養學生的創新意識和創造能力.例如,沒有量筒,如何測出一瓶食用油的密度?學生應用質量、重力、密度、二力平衡和阿基米德原理等已有的物理知識和用彈簧秤測重力等已有的實驗技能設計了實驗,能靈活有效地解決問題.學生用“替代法”測出一小瓶水的質量m_水,再在另一相同小瓶中倒入同樣多的食用油,測出其質量m_油,根據V_水=V_油再由ρ=m/V得m_水/ρ_水=m_油/ρ_油就能求出油的密度,有的學生利用連通器原理,U形管兩側液體壓強相等的方法:先在U形玻璃管內裝入一定量水,再在其一側加少量食用油,在平衡面兩液體交界處取一條水平線,用刻度尺量出平衡面以上油柱及水柱的高度h₁和h₂,根據左右壓強相等,即p左=p右,ρ_油gh₁=ρ_水gh₂求出油的密度.增強設計性實驗,多方位激活學生思維,會使學生靈活運用所學知識從不同角度解決問題,對培養學生創新能力是十分有益的.

三、改變不同的實驗條件,關注預期不同的實驗現象

實際教學中經常引導學生去追溯物理學家思考、研究的源頭,從中吸取物理思想的營養.對教材中的演示實驗和學生實驗,盡量拓展實驗的設計和操作過程,引導學生思考:“為什么要這樣做?”“還有其他的可行辦法嗎?”教學中經常滲透物理學思想,有利于提高學生創新能力.如“雞蛋會不會破?”實驗:雞蛋從一米多高的地方落下到地板上,肯定會被打破.當在地板上放一塊泡沫塑料墊,盡可能把雞蛋舉高,然后放開手,雞蛋下落到泡沫塑料墊上,看看雞蛋會不會被打破.設計這個實驗的目的是要讓學生理解動量定理,預期的現象是雞蛋下落到泡沫塑料墊上后,不會被打破.如果要求學生把雞蛋從1米左右高度下落,那么預期的現象是很容易實現.但這樣的實驗不利于培養學生科學探究能力、科學精神和科學方法.

實際上,在教學中拓展上述物理實驗的辦法,可改變上述實驗條件:(1)讓同一雞蛋從不同高度下落時,讓學生觀察雞蛋是否能一直保持完整而不破損,當然隨著高度的增加,雞蛋最終會被打破.(2)使用不同的雞蛋同時從兩三米左右高度下落,學生會發現有些雞蛋完好,有些破損.這是為什么呢?這時,教師應引導學生深入思考這些與預期不同的實驗,并提出能繼續深入探究的

課題,如雞蛋殼的硬度等.通過對不同的雞蛋進行進一步探究,可以培養學生的科學態度和嚴謹求實的精神.

四、改革實驗教學模式,發揮主導、主體功能

物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動,是進行科學研究的基礎;物理學理論則是人類對自然界最基本、最普遍規律的認識和概括.按照新《物理課程標準》要求,大力探索、改革中學物理實驗教學模式,建立實驗教學程序、優化實驗教學過程,充分發揮教師的主導作用,突出學生的主體地位.教學中,教師要充分相信學生,使學生主動參與實驗,幫助學生學會自覺看課本,引導動手進行實驗操作,開拓思路,對疑難或錯誤問題認真分析討論,發揮學生的主觀能動作用,激活學生自主學習的積極性和主動性,變單向信息傳遞為雙向、多向式信息傳遞與交流.教師在課內講重點、關鍵點和注意點,發揮好主導調控作用.采取提問、答疑、討論、觀察實驗現象、動手操作等方式,不斷加強對學生實驗方法和創新能力的培養.

五、優化實驗教學方法和手段,將實驗教學延伸到課堂之外

(一)興趣是把學習推向更高層次的永恒動力.法國教育家赫爾巴特指出:“教學應當貫穿在學生的興趣當中,使學生的興趣在教學的每一階段都能連貫表現為注意、等待、探究.興趣既是教學手段,又是教學目的.”因此教學中教師要著力激發學生的學習興趣.如學習“光的直線傳播”后,讓學生課外做“針孔照相機”的實驗,有些學生還做成了可調節式的,效果較好.事實上有些課堂實驗和課后小實驗可改為探索性實驗.如一個大燒杯和小試管中均裝有水,對大燒杯底部加熱,當大燒杯中的水沸騰時,觀察小試管中的水是否會沸騰.學生覺得這題很難回答,但讓學生動手并去觀察這個實驗方法,結果發現當大燒杯中的水沸騰后,小試管中的水真的沒有沸騰,進而引導學生分析其原因,歸納得出沸騰的條件:①達到沸點;②繼續吸熱,這種親身體驗的“發現和獲取成功”的過程,給學生留下了深刻的印象,培養了學生操作、實驗、觀察、分析等能力,有效地激活學生的探索欲望.在教學過程中,注重激發學生學習興趣,當學生把學習當作自身需要時,就有了強烈的學習動機,他們就會愉快地學習.

(二)利用多媒體模擬物理實驗,可幫助學生理解實驗原理和現象.多媒體輔助教學,可以提升教師的現代教學意識和觀念,創設良好的課堂氛圍,優化教學過程.當前,計算機多媒體技術很先進,制作功能強大,能制作出十分逼真,互動性很強的模擬物理實驗課件,演示效果很好.在實驗教學中,能適時適度地利用多媒體輔助實驗教學,可以有效提高實驗教學效率.對那些知識比較抽象,受實驗條件限制、或進行實驗有危險等實驗,教師可運用Flash及Power Point等軟件來制作課件,利用多媒體集文字、圖像、圖形、聲音、視頻、動畫于一體的功能,通過生動、形象、動感、新穎的畫面演示物理實驗,將比較抽象,難以理解的物理現象由抽象變直觀,由靜態變動態,激發學生的積極性,提高教學效率.如講到“電流”時,電流是電荷定向移動形成的,但電流是看不見摸不著的,利用計算機多媒體技術動態模擬顯示出來,有利于學生對電流知識的理解.

(三)開展物理活動課,培養學生的創造能力.物理來源于生活,物理實驗教學應該與生活緊密聯系起來.開展物理活動課,就是讓學生走出課堂,走上社會,引導學生主動接觸生產、生活實際,把所學的物理知識運用到生活實際中去,擴展學生物理知識應用實踐的空間,使學生充分認識到物理來源于生活,同時又是解決生活問題的基本工具.在物理實驗教學中,根據學生的生活體驗,科學、有效地創設生活情境,使學生在熟悉的物理生活情境中愉快地探索問題,采用靈活多樣的切入方法,找到解決問題的規律.如,鼓勵學生開展課外小實驗、小制作,以促進和加深對課堂知識的理解.課外小實驗可以利用生活中一些邊角余料或廢棄材料自制實驗器材,獨立進行實驗,實驗中沒有成套儀器,沒有固定實驗步驟,沒有老師指導,一切靠學生自己去完成.如學習“大氣壓”后,制作“水氣壓計”;學習“簡單電現象”后,制作驗電器;學習“質量測定”后,制作簡易天平測質量.在實踐中,學生創造性地選器材,做成形狀別具一格,讓人耳目一新,通過實踐學生得到展示創造才能的機會,體驗到了成功的喜悅,提高了實驗能力,極大培養了學生創造性思維與動手動腦的好習慣.把物理知識與生活、學習活動有機地結合起來,通過收集資料、動手操作、合作討論、辯論、小組活動、參觀調查等活動,讓學生在活動中真正感受到物理在生活中無處不在,激發學生學習的興趣,提高他們利用物理知識解決實際問題的能力.在校園內舉辦物理知識講座,開設物理與生活問題板報,開展物理知識競賽等第二課堂活動,將物理實驗教學延伸到課堂之外,滿足愛好物理的學生的求知需要,擴大學生的物理知識面,培養學生學習物理的興趣.

物理實驗教學創新和優化,加深和鞏固了學生對物理概念、規律的理解,掌握基本的實驗技能,得到科學研究方法的訓練,有利于激發潛能,培養學生的創新精神和實踐能力.合理改進和優化物理實驗教學,使學生成為學習主人,培養學生創新意識和創新能力.

(責任編輯:易志毅)