如何利用物理教學來培養學生的實驗能力

石宇成 潘漫漫

摘要:在中學物理教學中,應該做并且有條件做的許多重要實驗被人為取消,或者成為“黑板上的實驗”,造成學生“聽實驗、背實驗”的現狀,這使得學生能力結構的發展不完整,缺乏創造性和開拓精神。針對此現狀,本文就中學物理課堂教學中如何培養學生的實驗能力做幾點探討。

關鍵詞:物理教學;實驗能力;創新

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2009)7(S)-0010-2

物理學是一門以實驗為基礎的科學。在物理教學中,應該做并且有條件做的許多重要實驗被人為取消,或者成為“黑板上的實驗”,造成學生“聽實驗、背實驗”的現狀,這樣使得學生能力結構的發展很不完整,缺乏創造性和開拓精神。知識是能力的載體,而創新是能力的靈魂,素質教育的核心在于培養學生的創新精神和創新能力。因此應充分利用物理教學中的實驗,促進學生創造性思維的培養,提高學生的創新能力。在物理課堂教學中如何培養學生的實驗能力呢?筆者認為可從以下幾方面做起。

1 以實驗教學為載體,培養學生實驗探究能力

本次中學物理教學改革的主要目標之一是構建“以學生發展為本”和培養學生的“創新精神、實踐能力”的課堂教學模式。中學物理以實驗教學為載體,這是培養學生探究能力的主要途徑之一。但教材中學生實驗與大部分教師演示實驗均屬于驗證性實驗,缺乏對學生創新意識和科學探索精神的培養。因此,在教學中可以把一些驗證性實驗改為探究性實驗,把部分演示實驗改為學生實驗,讓學生積極主動地參與實驗教學,在實驗過程中獲取知識、培養能力。

例如在“簡單的磁現象”這節中,可將原來的演示實驗改為學生實驗,學生通過實驗探索學習知識,同時發現一些新問題。筆者在講授此節內容時,讓學生觀察磁現象時,有學生提出“同名磁極相吸”這種我們認為“錯誤”的觀點,而且學生還大膽用實驗予以“證明”:用一條形磁體的N極吸引一元硬幣,再用另一磁體的N極去吸引這一硬幣,得到同名磁極相互吸引的結論。這位學生對這現象還作出自己的解釋:這兩個條形磁體都吸住這個硬幣,是因為引力大于N與N兩極間的斥力,所以這兩個磁極會相吸。在這一節課中,還有一位學生發現同樣類似的問題:用條形磁體N極去靠近馬蹄形磁體中間偏N端,也被吸住……。由此可見,學生通過自己動手做實驗會比通過演示實驗發現得更多,收獲得更多。

在課堂教學外,教師也應盡可能創造條件為學生提供實踐動手機會,使他們積極主動地參與探索。如講到力學內容時,筆者要求學生完成一個“創意制作”的任務:利用生活中的材料制作彈簧秤和水平儀。他們交上來的作品讓筆者非常驚喜,有用一次性塑料杯、易拉鋁罐制作的水平儀;用鋼鋸條、美工刀片制作的重垂線;用廢膠卷、塑料片制作的彈簧測力計……。通過實踐獲得的知識,讓學生更容易理解所學的物理知識,并更容易將知識應用于實踐。

2 改革演示實驗教學模式

要適應新形勢下的中學物理實驗教學模式,需科學地設計實驗教學,優化實驗教學過程與方法和培養創新能力,建立起“引導——探索——實驗——掌握”的教學模式。一般來說,課堂演示實驗教師為主體,若學生僅僅是旁觀者,則不利于學生創新能力的培養。教師可以不拘泥于教材和教參的安排,進行一些創新設計,將一些演示實驗改為學生開放性、探索性實驗。

設計物理實驗需要靈活、綜合地運用所學的物理以及相關學科的知識和技能,同時還需要學生:(1)查閱資料,了解實驗原理和實驗方法;(2)根據實驗要求,正確選擇實驗儀器;(3)獨立進行實驗操作。讓學生設計實驗,能有效地培養學生解決物理問題的能力和創造能力,并適時對學生進行科學方法的教育。例如,胡克定律在教材中是直接給出公式f=kx,這不利于學生深刻理解和接受,可以利用物理實驗室現有的螺旋彈簧、刻度尺、鉤碼、鐵架臺等器材進行分組實驗,讓學生通過實驗主動得出胡克定律。

在物理教學中不僅要突出學生的主體地位,還需鼓勵學生參與一些小制作的比賽,由此也能激發學生學習物理的興趣。

3 實現實驗方法多樣化

目前學生的分組實驗,普遍存在過度強調簡單的操作練習。從器材、方法到表格設計都是按照規定好的步驟和方法進行實驗,教師很少引導學生思考和探索,多數學生只是簡單模仿,不能深入領會實驗的原理和思想方法。但是從浙江省中考物理實驗試題看出,出題者往往設計多個問題來考察學生的實驗能力。如:你能否利用現有裝置測定當地的重力加速度?你還能設計幾種測定當地重力加速度的方法?利用同一個物體能做幾個實驗?這就需要教師在平時的實驗教學中,注意培養學生的發散思維能力。在學生的分組實驗中,鼓勵學生在理解實驗原理、方法的基礎上,利用不同的器材、不同的實驗步驟進行操作實驗,發展學生的個性,活躍學生的思維。實驗教學較課堂教學有更廣闊的活動空間和思維空間,可以激發和滿足不同層次學生的探索與創新欲望,使之達到不同層次創新能力的培養目標。

4 利用物理實驗史進行教育

物理實驗除演示實驗、分組實驗教育外,還包括物理實驗史教育、課外小實驗、學生小儀器制作等。據筆者不完全統計,浙教版新編初中教科書《科學》1至6冊中,對物理學史上著名實驗介紹達20多處。例如:牛頓第一定律的教學,課本一開始就以“歷史的回顧”方式介紹了伽利略的理想實驗,這種將有限的實驗事實外推到無限的抽象思維方法;湯姆生利用實驗準確地測出了電子的荷質比并發現了電子,他實驗設計得巧妙,設計思想與器材組合都是創新精神的體現。這些實驗的介紹,不僅向學生展示了科學發現、技術發明的過程,而且展現了科學家的創造思維和創新精神。要發揮物理學實驗史的教育功能,教師可以啟發學生在實驗思想與設計的精彩之處提出問題。若條件允許,可采用演示實驗來引發學生的好奇心,還可讓學生自己動手,組織與設計實驗,來“表演”某些著名實驗。

5 創設實驗氛圍,促進創新

創新教學的構成要素是研究性、引導性、發現性、歸納性等有機結合,這就要求教師在實驗中創造性地應用現代教學方法和教學手段,將多種教學方法進行優化組合,用“創造性的教”為學生“創造性的學”創造環境和條件。除了演示實驗和分組實驗之外,當前的研究性學習就是根據這一需要設置的新課程計劃,具有典型的創新教育功能。結合初中物理教學開展研究性學習,學生接觸到大量的實際問題,學生在自主創新活動中,提高應用所學知識解決實際問題的能力,不僅培養了學生收集、處理和加工信息資料的能力,更重要的是充分發揮了個人的興趣和特長,促進了學生創新能力的發展。

總之,實驗教學是物理教學中實施素質教育的重要基礎和手段。實驗不僅對激發學生的學習興趣、提高實踐能力具有不可代替的作用,而且也是為學生營造創新氛圍,提高學生科學素質的有效途徑。

參考文獻:

[1]傅道春.新課程中教師行為的變化[M].首都師范大學出版社,2003

[2]閻金鐸.物理實驗論[M].廣西教育出版社,1999

(欄目編輯趙保鋼)