在物理實驗中培養學生的創新能力

物理學是一門實驗科學，在物理學的產生和發展過程中，物理實驗起著非常重要的作用，可以說，沒有物理實驗就沒有物理學。因此，在中學物理教學過程中，教師應對物理實驗給予足夠的重視，同時要以物理實驗為載體，在教學中加強創新能力的培養。江澤民強調指出:“創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力，一個沒有創造力的民族，難以屹立于世界民族之林。”中學生正處于思維發展最活躍、思維品質逐步形成的時期，因此，培養中學生良好的思維品質和勇于創新的能力無論對個人還是對國家都具有重要的意義。那么如何在實驗中培養中學生的創新能力呢?我在此結合自己的教學實踐，略陳管見。

一、演示實驗對創新能力的培養

演示實驗是教師結合物理教學內容在課堂上進行的示范實驗，是物理教學中常用的教學方法。教師在演示過程中要講明實驗目的、原理、器材使用、設計思想，分析可能出現的問題;用嚴謹的科學態度和嫻熟的操作技能給學生作出示范，在示范的過程中，應指導學生有目的地觀察和思考，培養學生的觀察能力和思維能力。如在電磁感應實驗中將磁鐵相對于線圈分別快速和慢速插入和抽出時，觀察電流表指針的偏轉，通過觀察分析出現象與本質間的聯系。有的學生觀察不出偏轉方向與角度的不同，反映出不同的觀察能力。這時教師要加以引導，指導學生應該觀察什么，怎樣去觀察注意現象中的微小的變化，說不定這一微小的變化就是一個偉大發現的開始，進而激發他們的學習興趣，培養他們的觀察能力。科學上的一些重大發現，如X射線、電流磁效應等都是和科學工作者敏銳的觀察力分不開的。

另外，教師要正確對待學生在實驗中的“意外”發現，不能因為和我們通常的結論不同，就視而不見，不加解釋或視之為異端、一棍打死。學生的“意外”發現正是學生積極思考的結果，教師要加以引導和保護，使學生的思維向廣度和深度發展，這也是鍛煉學生創造力的好時機。例如通常教師用下圖所示的電路來演示“直流電不能利用變壓器改變電壓”，演示前教師會通過對變壓器原理的分析，得出結論:“盡管線圈中有電流通過，電壓表V的示數不為零，但V的示數應為零。”閉合開關后，大多數同學由于頭腦中有先入為主的結論，理所當然地認為V表示數為零，他們觀察的結果也的確如此，但細心的同學會發現，閉合開關的瞬間，V表的示數會有明顯的擺動，之后才會回到零刻度處，這是什么原因呢?教師應對這一觀察結果加以肯定，并抓住時機，引導學生作進一步的探索。這樣有利于培養學生的探索精神和求異思維，而且為以后愣次定律的學習打下基礎。

二、分組實驗對創新能力的培養

學生的分組實驗是指在教師的指導下，學生利用一定的實驗器材設備，進行獨立操作的實驗形式。它的主要是對學生進行實驗技能的訓練，培養他們的實驗能力，并驗證和探索一些重要的物理規律，達到鞏固、深化物理概念和定律的目的。

學生在分組實驗時，要掌握儀器的構造、原理和使用方法，實驗前要精心設計實驗方案，對實驗中可能出現的問題進行預測，其實實驗方案的設計過程就是一個創新的過程，在這個過程中，學生要動手、動腦，以使設計的方案更趨合理。如我們曾布置學生進行“伏安法測電阻”的分組實驗(實驗中必備的儀器是電流表和電壓表)，實驗時其中一組中的電壓表發生了故障不能使用，但這組同學用剩下的實驗儀器順利完成了任務，他們的實驗方案是這樣的(圖2):①閉合開關，將滑片移到A端，測得此時的電流I;②閉合開關，將滑片移到B端，測得此時電流為I如果條件允許的話，根據實際情況，教師可將演示實驗改為分組實驗，變被動接受為主動求索，培養學生創造性思維的獨立性，將驗證性實驗改為探索性實驗，使學生變依賴為探索，從而激發學生的創新欲望，培養學生忠于實驗數據的求實精神和領悟教材的思維方法;將測量性實驗改為設計性實驗，變思維的單一性為多向性。

三、課外實驗對創新能力的培養

課外實驗是課堂實驗的有效補充，不僅能鞏固深化課內知識，而且有利于培養學生的實驗技能、知識遷移能力和靈活運用知識的能力，增強學生思維的獨立性。

課外實驗的有效開展，可以讓學生學到課內學不到的知識，鍛煉其各方面的能力包括創新能力。學生要進行某個實驗，首先要進行收集大量的素材和信息，然后加以處理，設計實驗方案，處理可能出現的故障，直至問題的最終解決，這樣可以鍛煉學生對同一問題全方位、廣角度、多途徑地去思考，從而發展學生求異思維和創新能力。

我曾布置一個根據家中電路連接情況繪制家庭電路圖的課外作業，大多數學生作出了和課本上基本一致的電路圖，惟獨有個學生所畫的電路圖與眾不同，如圖3所示。究其原因，他家中樓梯上使用的是單刀雙擲開關，這種開關雖不是其本人的發明創造，但是他這種不入俗套、實事求是、積極探索的精神是值得肯定和倡導的。

四、邊教邊實驗對創新能力的培養

邊教邊實驗是新課與學生實驗同時進行的教學形式。邊教邊實驗介于演示和分組實驗之間，學生在教師的演示之后能及時動手，不僅能鍛煉觀察力、模仿力，而且能培養動手能力，克服演示實驗的不足，是值得提倡的實驗形式。

邊教邊實驗目的性明確，指導性強，往往是驗證性實驗居多，教師指導時容易平鋪直敘，甚至把實驗的結果呈現給學生，不給學生留下思考和發揮的余地，學生只是機械地模仿，抑制了學生創造力的發揮。這種做法是不明智的，應把主動權交給學生，教師只是引導，即只作宏觀調控，這樣學生才有廣闊的發揮空間，才有利于創新能力的培養。

總之，中學物理實驗對培養學生的創新能力有著重要的作用，我們應該把實驗的教學和對學生創新能力的培養有機結合起來，讓學生在做中學，在做中培養創新能力。當然，對于中學生來說，我們并不能期望他們有什么重大的發明創造，但綜觀歷史上一些科學家的成功經驗，無不得益于青少年時期的良好教育和優良的思維品質。因此，對中學生的創新能力的培養要切實重視起來。