加強實驗設計訓練 激活學生創新思維
2011-12-31 00:00:00韋振敏
中學教學參考·理科版 2011年10期
創新思維是指在前人已取得的成果基礎上又有創新的思維過程。創新思維具有靈活性、獨創性、敏捷性等特征。創新思維不是一種基本的思維形式，而是多種思維形式綜合作用的結果。
為了有效激活學生的創造性思維，我認為除了做好演示實驗及與實驗相關的練習外，還應在教學中盡量增加一些探索實驗，充分挖掘學生的潛能。因為設計類實驗不僅能全面考查學生的基礎知識和動手能力，也能考查和培養學生的知識遷移能力和創新精神。依據教學大綱要求，以學生的經驗與知識技能，實驗能力為出發點，提出讓學生自己設計實驗，目的是激活學生記憶中的有關知識，讓學生獨立思考，探索創新，使之保持生動活潑的學習態勢。
一、讓學生設計實驗步驟，尋找培養學生知識遷移能力的突破口
尋找各種途徑，努力提高學生的創新意識和培養學生的創造才能，是每個教育工作者的神圣職責。近年來，各地中考題中，有些試題是改變教學大綱中規定的學生實驗的實驗儀器，要求學生根據新的實驗器材重新設計實驗步驟，以考查學生知識遷移能力。這類試題既能考查學生的實驗基本技能，又能檢測學生的創新能力。
如在設計測量“電阻”的實驗電路中，有這樣一類題，給定下列器材：一個電池組、一個電壓表、一個已知阻值的電阻器R2和幾根導線，測定未知阻值的電阻器R1的阻值。題目中只有電壓表，而沒有電流表，因此它的實驗原理不同于伏安法測電阻。這時可讓學生自己設計實驗步驟：(1)將電阻器R1和R2串聯起來，用導線將它們與電池組一起連成電路；(2)用電壓表分別測出R1和R2兩端的電壓U1和U2；(3)根據歐姆定律算出電路中的電流強度I2;(4)I1=I2，而U1已測出，即可求出R1的阻值。如果題目中給出的不是電壓表，而是電流表，則應將R1與R2并聯，也可求出未知電阻阻值。這種實驗題比較靈活，著重考查學生對知識的理解和應用。
二、讓學生設計多種實驗方法，培養學生的發散思維能力
發散思維又稱求異思維，它是指一種沿著不同方向、思考，從多方面尋求多樣性答案的開放性思維方式。發散思維是創造性思維的重要組成部分，培養發散性思維，有助于創造性思維的發展和創新能力的提高。如測石塊的密度，器材有：天平、砝碼、石塊、燒杯、水和細線，沒有量筒，怎么測？這是一道通過密度的測量考查實驗設計能力的題，測量密度的方法很多，要測出石塊的密度，需要測出石塊的質量和體積。因沒有量筒，原已熟悉的實驗方法不再適用，所以不僅要用天平測出石塊的質量，還要想辦法測出體積，利用現有器材及所學物理知識，讓學生自己設計測體積的方法。(1)排水法，先利用天平稱出裝滿水時燒杯和水的總質量，然后把石塊用細線拴住，輕輕浸沒到裝滿水的燒杯中，待排開部分水后，取出石塊，再稱出燒杯和剩余水的總質量，則可得出石塊排開水的質量，算出排開水的體積就是石塊的體積。(2)稱量法，在燒杯中裝適量的水，稱出其總質量，然后將石塊浸沒在水中，刻記水面上升的位置，取出石塊，再往燒杯中加水到刻記的位置。稱出這時的總質量，則兩次質量差的水的體積便是石塊的體積。(3)浮力法，測出石塊在水中受到的浮力，根據阿基米德原理，即可算出石塊的體積。學生在設計實驗的過程中運用了質量、重力、密度、二力平衡、浮力和阿基米德原理等已有知識，創造性地找出了解決問題的方法。
三、讓學生分組實驗開展合作學習
學生分組實驗就是利用集體的智慧，互相啟發，互相激勵，使小組成員的大腦產生連鎖反應，從而引出更多的創造意念，獲得更多富有創造性的方案，產生一種“1+1>2”的理想效果。
為了充分發揮小組成員的積極性，使他們充分發揮自己的想象力，還要注意一些問題。首先，不要過早地評判，這樣會扼殺許多有價值的設想，實驗結束后再進行整理和評價。其次，要注意引導小組成員對各成員的設想進行綜合、改善，發展成新設想、新思路。再者，不論學生的做法多么蠢笨，甚至荒唐可笑也應積極鼓勵，每個人都可保留自己的意見，不得將集體的意見強加于個體。
四、貼近生活實際，開發課外小實驗
物理活動課，可采用組織學生集體參觀、實驗操作比賽、實驗設計成果展等形式。讓學生走入社會，接觸實際生活，真正體驗“物理有用”這一初中物理教學的基本宗旨。在物理教學中，可引導學生進行課外小實驗設計，即運用學生所學知識設計實驗方案，尋找儀器，自己動手實驗等，探索尋求解決生活中某個實際問題的實驗方案。如，如何測量操場上旗桿的高度；如何測量食用大米的密度；如何在家中測量醬油、牛奶的密度；如何測量家用電冰箱的功率……對這些小實驗課題的設計，學生感到非常親近、實用，不管成績優秀還是成績差的學生都踴躍思考，大膽提出各種各樣、甚至奇怪得連教師都想象不到的方案。課外實驗的目的是培養學生設計實驗的能力和創新意識。經過創造性思維的作用，設計出解決問題的方案，最終問題的解決需要付諸實踐。課外實驗從設計到最后實施，可有效培養學生創造性思維能力，同時也可以培養學生的創造性實踐能力，從而全方位地培養學生的創新能力。
學生獨立設計出各自的實驗方案后，可采用小組交流，全班評議，教師評價的方法，選評出最優的實驗設計方案，在檢查合理性、安全性后，讓學生根據各自的實驗方案，自己獨立實驗，以驗證實驗方案的科學性，使學生在設計、實驗、觀察、對比中，充分發揮自己的想象力，創造性地綜合運用已有的知識，并在探索實驗中獲取新的知識。
近兩年來，筆者以創新物理實驗教學來培養學生的創新思維、創新精神和創造能力，取得了初步的成功。新教材中，涉及學生動手做實驗的習題越來越多，中考也把實驗操作列入了其中。從學生做題和中考成績看，絕大部分學生都取得了優秀的成績。
總之，實驗教學是我們實施素質教育中的一個組成部分，通過實驗能提高學生各方面的素質，而且使學生進一步懂得物理實驗是研究物理問題的一種重要方法，如果只憑教師講解，或學生死記硬背，是記不牢的。要善于捕捉習題教學中的實驗演示或讓學生親自做，這樣有利于培養學生學習物理的興趣，有利于培養學生觀察、分析推理、總結歸納等綜合能力，在此基礎上，再指導學生進行設計性實驗訓練，以調動學生動手和動腦的積極性。在教學中，要力求使學生感到設計性實驗有探索價值和有設計的必要，從學生及實驗的具體情況出發，注意控制實驗難度，降低思維臺階，逐步提高設計水平，以培養學生的探究性學習能力。
(責任編輯易志毅）
