在物理實驗教學中,要讓學生學會實驗的具體做法,掌握一些基本的實驗技能,引導他們學會研究物理問題的實驗方法。如常用的間接測量實驗方法、“控制條件”實驗方法、“以大量小”實驗方法、測量微小量的“疊加法”“替代法”和“比較法”等。通過多種實驗方案的設計、討論和辨析,達到在物理教學中培養學生創新能力的目的。
一、吃透原理,創新方法
實驗是理論和實際相結合的一種實踐過程,學生在實驗過程中往往埋頭于實驗操作而忽視了原理對實驗的指導作用,或對實驗原理不甚了解。有的學生對原理并不清楚,在這樣的情況下做實驗,勢必使實驗成為“按方配藥”式的機械性操作,這只能提高學生對實驗操作的熟練程度,但不能培養和鍛煉創造精神和創新能力。學生只有吃透實驗原理,才能在原理和方法上有所創新,進而培養自己的創新能力。為了同一個實驗目的,可以選擇不同的實驗,從而創造出不同的實驗情境和操作方法。這是實驗教學中一種可供挖掘的創新因素,也是培養學生理論聯系實際能力和實驗創新能力的一個極好素材。
例如,在“用電流表和電壓表測定電阻和電功率”的實驗教學結束后,可向學生提出一個問題讓他們進一步探討:本實驗運用了P=UI的公式,通過測電流和電壓的方法測小燈泡的電功率。那么能否運用我們學過的其他知識來測定P的值呢?(事實上,根據電路歐姆定律,利用電流表或電壓表銘牌也可以測定P的值。)
二、創設條件,演示實驗
在演示實驗中,教師可以不拘泥于教材或教參的安排,進行一些創新設計,如可以將一些演示實驗改為學生探索性實驗。讓學生選擇器材,自行設計實驗方法,在實驗中發現問題和尋找解決問題的方法。教師要創設條件,讓學生充分地動腦、動手、動口,發揮學生學習的主動性,從而激發其創造性思維,培養學生的創新能力。在實驗教學中,教師應不失時機地對學生標新立異的方法給予肯定、支持和幫助,鼓勵學生大膽猜想和獨立思考,并通過實驗否定錯誤的假設或修正不完善的猜想,從而增強學生解決問題的勇氣、信心,培養他們科學的批判精神和創造力。
有些演示實驗,照搬教材效果并不理想,如對其作一點簡單改進,效果就會大不一樣。如做“牛頓運動第一定律”的演示,書本上使用的是小車從斜面上滑下。但是小車從上滑下時經常在鋪有毛巾的桌面上絆住,導致演示失敗。其實只要用一顆較大的鋼珠做前后的對比試驗,結論馬上就能得出,而且效果很好。
三、結合教材,設計訓練
現行教材中的學生實驗大多數都屬于訓練類、測量類和驗證類,它對于訓練學生掌握基本儀器的操作,學會對物質的某些特性和某些物理量的測定方法,以及驗證所學物理規律的正確性起著很好的作用。但有關探索性、設計性方面則涉及太少,這又不利于學生通過實驗觀測來模仿前輩科學家的發現過程,也不利于培養學生獨立設計實驗的能力。我們在教學中很需要加強實驗設計訓練,使學生從照著教材做實驗逐步過渡到能做部分實驗設計,學會自行選用儀器,確定實驗步驟或設計簡單的裝置、電路等。
例如,在學生做電學分組實驗中,在掌握實驗原理的基礎上,應當倡導學生用不同的器材、不同的實驗步驟進行操作實驗,這樣可以極大地提高他們學習物理的興趣,發展個性,活躍創新思維。在實驗中學生需要在各種因素中取舍,對所得信息進行篩選,這就要求他們在追求既定目標的過程中應變、思考和探索,使他們的分析、抽象、綜合、表達能力都得到訓練和發展。