在物理實驗探究中培養學生的創新能力

實驗是物理學理論的基礎，是探討物理現象及其規律的基本方法。在物理實驗教學中積極引導學生動手操作，是培養學生創新能力的有效途徑。本人結合實際教學，談談在物理實驗教學中培養學生創新能力的幾點做法。

一、創設情境，激發探究問題的欲望

創設物理問題情境是物理實驗教學的良好開端。教師要在課前做好充分的準備，在課堂上努力創設物理問題情境，激發學生探究問題的欲望，使學生處于一種探究問題的沖動之中，從而積極、主動地去想去做。創設問題情境的方式有很多，如語言、多媒體、游戲、演示實驗等。針對不同的實驗教學，教師可以采取不同的方式創設情境。例如，在“浮沉條件”一節的教學中，可用演示實驗的方式創設情境：在盛有一定鹽水的燒杯中，放入一個木塊，木塊浮在液面上；放入一個鐵塊，鐵塊沉入杯底；放入一個雞蛋，雞蛋懸浮于液體之中；再向燒杯中加鹽攪拌，則見雞蛋上浮，最終浮在液面上；然后將此雞蛋取出放入另一杯清水中，又見雞蛋下沉到杯底。以上情境使我們看到：在同一種液體里，放入不同的物體，浮沉情況不同；而將同一物體放進不同的液體里，浮沉情況又不相同。那么，物體的浮沉到底與哪些因素有關呢？這樣從情境中引出問題，可為學生提供良好的暗示或啟迪，喚起學生的好奇心、激發學生的探究激情和創新精神。

二、創設探究問題的空間，發揮學生的創造性

要提高學生的創新思維能力，就得為學生提供一個廣闊的思維空間，使學生主動參與實驗探究，體驗到探究的樂趣，鼓勵成功，讓學生品嘗成功的喜悅。所以，在物理實驗教學中，教師要精心設計具有探究空間的問題。例如，在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，可提出問題：1.實驗原理是什么？所測的物理量有哪些？2.選用的器材是什么？怎樣選用電流表與電壓表的量程？3.如何設計實驗表格？表格中是否設置平均功率這一欄？4.實驗中怎樣做到手眼配合來調節小燈泡兩端的電壓？

5.不改變連接好的電路，還可以完成什么實驗？6.如果將電壓表換成一個定值電阻，你能否重新設計電路，測出小燈泡的額定功率？通過一系列的問題，引導學生自由探究，發揮學生的創造性。

三、用科學的方法啟迪學生的創新思維

初中物理實驗研究方法很多，常用的有以下幾種方法：（1）控制變量法；（2）轉換法；（3）類比法；（4）理想化法；（5）等效法。在實驗教學中，要重視對學生進行各種研究方法的指導，將研究方法貫穿于實驗教學的始終，使學生在實驗中潛移默化地接受科學方法教育，使學生的思維模式不斷向科學思維模式轉化。寓科學思想和方法教育于知識的獲得過程中，這對開發學生的潛能，培養學生的創新能力具有重要的意義。例如，在“探究電流通過導體產生的熱量跟哪些因素有關”的實驗中，同時用到了控制變量法和轉換法。實驗過程中指導學生分三步完成：（1）控制電流和電阻相同，探究電熱與通電時間的關系，（2）控制電流和通電時間相同，探究電熱與電阻的關系，（3）控制電阻與通電時間相同，探究電熱與電流的關系。通過以上三步實驗探究，使學生切身體會到“控制變量法”的運用，便于循序漸進地得出科學的結論。同時，引導學生觀察煤油中溫度計示數的大小來比較導體產生熱量的多少，將看不見的“熱量變化”用溫度計示數的變化顯示出來，使抽象變為直觀，以利于物理規律的探究，使學生充分體會到“轉換法”在本實驗中的妙處。事實證明，有了科學的實驗方法，學生思維的創造成果才會越來越多。

四、放開思路，自由發揮，引導學生實驗探究，培養創新能力

在一個班集體中，學生的認知水平，思維方式是有差異的，要想發展學生的思維，使學生的主體地位得到真正的體現，就要尊重學生的個體差異，就不應該也不可能要求學生“整齊劃一”地去完成同樣的任務。所以，在實驗教學中，要放開實驗探究的思路，實現實驗探究的多樣化。例如，在“功的原理”教學中，由于課堂時間的限制，在一節課上，不同的學生不一定能將課本上給出的兩種機械做功情況，同時用實驗探究出來。這時，可指導學生根據自己的實際情況自選器材，探究出使用一種機械對物體做功的情況，然后將各小組的實驗結果板書對比，學生很快發現，不管是使用斜面、杠桿、定滑輪還是動滑輪等機械對物體做功，所做的功都不少于直接用手所做的功。接著引導學生對各個試驗進行評估和交流，使學生進一步認識到：使用機械，雖然有的省力，有的省距離，有的能改變力的方向，但不會省功。這樣，便“水到渠成”地探究出功的原理：使用任何機械都不省功。使本節課的教學目標在有限的課堂時間內有計劃地完成。另外，教師還可根據不同實驗讓學生自制器材，或利用身邊的小物品充當器材來設計物理實驗，培養學生的實驗探究能力與創新能力。

五、引導反思，發展學生的創新能力

物理實驗過程復雜，影響因素眾多，常有實驗不成功或實驗現象不明顯或出現異常之事發生。這時教師不要急著去指正，應當及時引導學生反思，讓他們從儀器本身、實驗操作、人為因素等方面來尋找失敗的原因，自我糾正，將問題解決。這樣，雖然他們走了彎路，經歷了實驗失敗的困惑和苦惱，但是，收獲了成功，他們會更加驚喜，從而領悟到創新的價值。例如：在做完“探究浮力的大小等于什么”的實驗后，有的小組發現得出的結論：F浮＞G排，與課本上的阿基米德原理：F浮=G排相矛盾。這時可引導他們從溢水杯的放置情況、彈簧測力計的示數前后變化情況、水是否達到溢水位或是否有水從溢水杯外壁流走等方面尋找誤差較大的原因。同學們經過一番思考，討論后，為了使彈簧測力計的示數前后變化明顯，他們選擇了杯口較大的溢水杯和體積較大的物塊，以便排出更多的水。因為空小桶太輕，讀數誤差較大，為了增加空小桶的重力，使讀數更準確，他們還在空小桶中放入橡皮、小石塊等物品。實驗完成后，與前面的結果相比較，數據更合理、大大減小了實驗誤差，有利于正確結論的形成。正當學生為自己的成功“忘乎所以”時，我又提出讓他們在課后自制溢水杯，看看誰制作的溢水杯能使實驗操作更簡單、實驗誤差更小、實驗更容易成功？這樣，在課后的動手制作過程中，更進一步培養了學生的創新品質，使他們的創新思維得到延伸和發展。所以，在實驗教學中，學生走了彎路后，及時引導學生反思是很有必要的，因為學生在切身體驗“失敗——修正——再失敗——再修正——收獲成功”的過程中，他們的想象力和創造性思維能力得到了升華，更有利于創新能力的發展。

總之，在物理實驗教學中，我們要充分挖掘物理實驗的教育功能，充分發揮教師的主導作用，突出學生的主體地位，相信學生，鼓勵學生積極、主動地參與實驗。引導學生在動手實踐中自我升華，提高自己的創新品質、發展學生的創新能力。

(責任編輯 易志毅)