淺談開放物理實驗教學 促進素質教育

“創新是一個民族的靈魂，國家興旺發達的不竭動力。一個沒有創新能力的民族，難以屹立于世界之林”。素質教育的核心內容就是培養學生的創新能力和探究能力，為學生的終生發展打下良好的基礎。這就決定了我們的物理教學工作不只是讓學生積累接受現成的知識，而是充分運用認知過程來感知現象，獲取、分析、處理信息， 將知識通過“內化”轉變為素質。這就要求學生從被動接受知識的地位向主動探索知識的地位轉化。

物理是一門以觀察實驗為基礎，重理論、重應用的自然學科。翻開物理課本，會發現幾乎每一節的物理教學內容都離不開實驗，實驗是學生學習物理知識的重要手段，更是教師培養學生創新能力的一塊好天地。然而，傳統的物理教學模式，對于演示實驗，老師做，學生看；對于學生實驗，大多采用了“實驗目的”“實驗器材”“實驗步驟”“實驗結論”等編排化程序化的方法，這種實驗教學方法盡管使學生學到了一定的實驗技能，掌握了一定的實驗方法，但這種方法帶有律條的色彩，存在致命的弊端，把學生看成是知識的接收器，學生不是學習的主人，而是律條的奴隸，極大地限制了學生思維和想象的空間，限制了學生思維的發展，束縛了學生的手腳，使學生失去創造精神和創新精神。隨著科學技術的不斷發展，現代的文盲，不是不懂科學，而是不會研究科學的人。

在中學物理實驗教學中該如何培養學生的創新能力呢？

一、開放演示實驗，激發學生的創新意識

（一）開放實驗方法。如：演示實驗可由學生做，也可以利用現代的多媒體手段，制作物理實驗課件，老師提出情境，讓學生研究問題。比如初中物理復習課中密度的測量和電學中電阻的測量，在密度的測量中，如果只局限于課本，限定用天平和量筒，學生思維就得不到發展。因此在復習課的教學中，可用浮力、壓強等知識來探求密度的測量問題。這樣可激發學生的求知欲和創新精神。事實上，只要是行之有效符合物理原理與規律、操作簡單的方法都是可取的。

（二）開放實驗原理。實驗方法的開放必然帶來實驗原理的開放，因為不同的實驗方法體現了不同的實驗原理。

（三）開放實驗器材。由于實驗方法的開放、實驗原理的開放，實驗所用器材由學生根據實驗原理與方法，自己選定所需要的器材或自制器材，這樣變純觀察性實驗為創造操作性，使學生手、眼、腦相結合，鍛煉了學生的動手制作、操作能力，培養了實踐精神。

（四）開放實驗結論。盡管實驗有其自身的目的性，但得出的結論往往會有所差別，甚至會是不同的結論，這樣可激發學生在尊重事實的基礎上進行再思考，到底是誤差的原因、實驗方法和原理的錯誤，還是做出的結論本身有錯誤？培養了學生正確嚴謹的科學態度。

二、搞活學生實驗，激活學生的創新思維

相對于以教師為主的演示實驗而言，學生實驗更突顯出學生的學習主體地位，教師僅僅是實驗的組織者、實驗過程的引導者，甚至是服務者。教師應大膽的放開手放下心，不要去包辦，即便是犯了錯誤，糾正錯誤的過程將使學生受益良多。“照搬”式的實驗能提高學生的操作熟練程度，但不能培養和鍛煉學生的創新意識和創造能力。為了有效激活學生的創新思維，在教學中盡量增加一些探索實驗，充分發揮學生的潛能。學生自己動手、動腦設計實驗，激活學生在記憶中的有關知識，獨立思考，去探索創新保持生動活潑的學習態勢。例如在“測定小燈泡的電功率”實驗中，如果僅僅是指導學生按教材安排的程序進行實驗，讓學生注意觀察小燈泡兩端的電壓在等于額定電壓、高于額定電壓和低于額定電壓這三種條件下的發光情況，并將三次測得的電壓電流值填在實驗表格內，算出三次電功率值，那么，實驗目的單一，無法培養學生的綜合素質。教學中采取“三不”措施，收效甚好。①不限定實驗原理：上課時只講清本實驗的目的，并說明小燈泡上標的“3.8V”或“2.5V”和“0.3A”的意義，至于實驗原理由各實驗小組討論決定，并要求畫出實驗電路圖。結果往往會出現三種實驗原理和對應的三種電路圖，并通過對三種實驗方案優劣的深入分析，確定應用P=UI為實驗原理的方案為最佳方案，從而培養了學生的發散思維能力，也培養了學生思維品質的深刻性和批判性。②不框死實驗步驟：進實驗室可不帶課本，動手前只說明實驗中要觀察燈泡亮度，計算小燈泡的電功率，并不限定實驗有三個步驟。結果在巡視會中發現，有的小組實驗有五六個步驟并設計出了開放性的記錄表格；其中有燈泡不亮、較暗、正常發光、較亮、燒壞幾種情況下的電壓和電流的測量值和電功率的計算值，從而激發了學生的觀察、實踐和發現問題的興趣，培養了學生的探索創新能力。③不定向實驗歸納：實驗后不定方向，讓學生從多方向、多角度，深入細致地觀察、分析實驗現象和數據，從而開放性地歸納出實驗結論。如有的小組分析實驗數據得出了如下結論：①伏安法既可測電阻也可測電功率。②燈絲電阻隨溫度升高而增大。③燈泡的實際功率隨其兩端實際電壓的增大而增大，燈亮度隨實際功率增大而增大。④燈泡只在額定電壓下正常發光，實際電壓過高會燒壞燈泡，過低燈泡不亮。通過以上幾個方面的歸納，培養了學生的分析、概括實驗結論的能力和應用物理知識解決實際問題的能力，并加強了前后知識間的聯系。學生自己獨立實驗，充分發揮自己想象力，發展創新思維，大大提高了學生的綜合素質。

另外，對于學生分組實驗，允許學生用不同的器材、不同的實驗步驟進行實驗。在實驗中，學生需要在各種因素中進行取舍，對所得信息進行篩選。這就要求學生在既定目標的過程中，有全局觀點和善于妥協，在不同情況下善于應變，培養學生的應變能力，使學生分析抽象概括綜合表達能力都得到訓練和發展。

總之， 學生實驗通過實驗操作和交互式實驗活動，促進學生積極地動腦動手。教師在此過程中主要是指導學生進行實驗，如：提出注意事項、觀察指導、記錄數據等等，保證學生實驗探索過程的順利進行，使學生在“做科學”的過程中，自覺主動地叩開知識的大門，向著未知領域不斷探索，培養學生獨立操作能力，同時通過分組實驗，也能使學生感受合作相處的重要性，感受探索知識的艱辛與快樂，激發學生愛科學的情感。

三、增加課外小實驗，激勵學生的創新精神

物理小實驗、小制作是物理實驗教學的延伸和補充，它題材廣泛，材料極其豐富，是一種激發學生的學習興趣、發揮學生創新意識的有益活動。課外小實驗可以在一個心理狀態比較寬松的環境中，不受時間、器材、場所等條件的限制，可以反復做，反復觀察，直到認為滿意為止，同時由于沒有明確給出實驗所需要的器材、步驟，也不明確觀察的現象，所以步驟均需學生自己獨立完成，這對于培養創新精神以及各種能力都起著非常重要的作用。如：學習了關于浮力的《阿基米德原理》后，可要求學生設計一個利用浮力方法計算物體密度的課外小實驗。又如：學了照明電路后，可讓學生試著設計和安裝樓梯開關的實驗。實踐證明，凡能堅持做課外小實驗的同學，不但其動手能力得到了顯著的提高，其分析問題的能力得到了提高，其創新能力也得到了充分的發展。

“一切為了每一位學生的發展”。隨著教育改革的不斷深化，充分發揮物理學科特點，通過物理實驗，不但培養學生的科學實驗素養，理論聯系實際和實事求是的科學精神，嚴肅認真一絲不茍的科學態度，更重要的是通過對分組實驗，課堂演示實驗，課外小實驗以及日常生活中物理現象的嚴密觀察和勤于思考，培養學生的創新精神、主動研究的探索精神和創造性的發現、思考和解決新的問題的能力，從而提高學生的綜合素質。