淺議高中物理實驗教學(xué)中對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

◆趙巖勤

(溫州市第六十一中學(xué))

淺議高中物理實驗教學(xué)中對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

◆趙巖勤

(溫州市第六十一中學(xué))

物理是一門以科學(xué)實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實驗是物理概念、物理規(guī)律的基礎(chǔ)支撐，是物理學(xué)重要的發(fā)現(xiàn)手段。以培養(yǎng)高中學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，運用多種教學(xué)方案激發(fā)和鼓勵學(xué)生不斷創(chuàng)新。

物理實驗 高中物理 創(chuàng)新能力

物理教學(xué)是以觀察、實驗為主的學(xué)科，物理實驗是引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、探索物理原理的重要手段。高中物理教學(xué)以促進(jìn)學(xué)生主動參與物理實驗，主動發(fā)現(xiàn)問題、探索學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)而進(jìn)行的課堂教學(xué)方法。探究學(xué)習(xí)能力是將科學(xué)原理以一種特殊的教學(xué)方法，使學(xué)生通過一種物理現(xiàn)象將科學(xué)知識更清晰、更直觀、更有推理性的方式展現(xiàn)出來，物理實驗有助于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，探索問題的能力，激發(fā)學(xué)生對物理知識的濃厚興趣。

一、高中物理實驗的重要性

《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出，中學(xué)生應(yīng)該具備“認(rèn)識實驗在物理學(xué)中的地位和作用，掌握實驗的基本技能，會使用基本的實驗儀器，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，能獨立完成一些物理實驗。”對此，筆者進(jìn)行了一項針對學(xué)生對于物理實驗興趣的調(diào)查研究，有96%以上的學(xué)生表示對于物理實驗持支持態(tài)度，認(rèn)為物理實驗是學(xué)好物理的重要方法；有92%的學(xué)生會在實驗課前認(rèn)真準(zhǔn)備實驗用具和實驗相關(guān)的知識；學(xué)生對物理實驗的重要方面的排序依次為：物理科學(xué)的實驗方法、物理科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、物理科學(xué)的學(xué)科知識、物理科學(xué)的創(chuàng)新意識。

綜上所述，課程標(biāo)準(zhǔn)對物理實驗的重要性做出了綱領(lǐng)性指導(dǎo)，物理實驗的實踐氛圍和實踐意義也得到了老師和學(xué)生的重視。

物理實驗的意義主要表現(xiàn)在：(1)物理實驗?zāi)軌蛑庇^地為學(xué)生展示物理現(xiàn)象，能充分調(diào)動學(xué)生的在課堂上的積極性，教科書上一系列的物理實驗，是對本章物理知識由淺入深的系統(tǒng)設(shè)計，學(xué)生可以通過合作學(xué)習(xí)的方式，親自動手設(shè)計實驗過程，對物理知識進(jìn)行驗證。(2)學(xué)生自我參與，積極動手的過程本身就是對自身創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學(xué)生需要安裝、調(diào)試實驗裝置，對物理數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析、需要細(xì)致觀察總結(jié)規(guī)律等，學(xué)生在實驗中積累對未知領(lǐng)域進(jìn)行探索的經(jīng)驗，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，是對創(chuàng)新能力培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

二、在物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

1.以日常知識為切入點，培養(yǎng)學(xué)的質(zhì)疑能力

物理現(xiàn)象多是以日常原理為基礎(chǔ)而得來，因此，物理來源于生活，教師要根據(jù)日常現(xiàn)象對學(xué)生提出問題。例如，在“熱和功”的教學(xué)中，熱能轉(zhuǎn)化為功能，是如何進(jìn)行轉(zhuǎn)化的？怎樣判斷熱能已經(jīng)轉(zhuǎn)化？轉(zhuǎn)化過程中是否有能量消失？如何計算？沒有質(zhì)疑就沒有創(chuàng)新，就沒有發(fā)散思維的開始，物理實驗是培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑能力的有效手段。

2.運用典型的物理實驗，培養(yǎng)學(xué)生參與實驗的積極性

在教學(xué)中，許多老師反映，物理實驗多以教師演示為主，學(xué)生動手參與的機會少，這制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展，缺乏創(chuàng)新思維的空間。實驗方法有所改進(jìn)的物理教學(xué)，也是以學(xué)生分組實驗、將教材中實驗?zāi)康暮蛯嶒炘砑皩嶒灢襟E講解給學(xué)生，學(xué)生依照步驟依次完成實驗。這樣的教學(xué)實驗，使學(xué)生的思維固化，不會思考和創(chuàng)新，更不能對實驗中的科學(xué)方法提出自己的見解。因此，在面對這樣的現(xiàn)狀時，教師要對實驗做好教學(xué)設(shè)計，用典型的、具有代表性的實驗，激發(fā)學(xué)生的積極性。例如，“原子核的人工轉(zhuǎn)變”教學(xué)中，α粒子轟擊氮核產(chǎn)生的新粒子是質(zhì)子，教師可以首先提出疑問：質(zhì)子是α粒子直接從氮核中打出，還是α粒子被氮核俘獲后形成一個新核，后又分裂出來質(zhì)子？兩種方式，要求學(xué)生進(jìn)行猜想，猜想的過程中學(xué)生要根據(jù)所學(xué)知識新進(jìn)分析，找到支持此觀點的論據(jù)。然后教師在多媒體的幫助下，將質(zhì)子的形成以動態(tài)的形式展現(xiàn)出來，學(xué)生更直觀的了解，也更進(jìn)一步驗證直接的觀點和分析思路是否正確。

3.在探索性實驗的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

“讓學(xué)生主動參與、樂于探索、勤于思考”是新課標(biāo)的基本理念。探索性實驗是指學(xué)生根據(jù)物理現(xiàn)象和物理理論，提出實驗設(shè)想和實驗方案，運用驗證假設(shè)、總結(jié)歸納的方法自主進(jìn)行的物理實驗。教師要不斷激發(fā)學(xué)生心靈深處強烈的探索欲望，使學(xué)生積極思考，不斷探索，從而掌握探索物理問題的思路和方法。探索實驗探索性實驗有助于激發(fā)學(xué)生對創(chuàng)新的能動性，培養(yǎng)學(xué)生的參與意識和創(chuàng)新能力。例如，在磁場對電流的作用的教學(xué)課時，有學(xué)生提出“如果導(dǎo)線和磁場方向不垂直”，會發(fā)生什么情況。對于問題的提出，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過實驗做出對比：導(dǎo)線方向與磁場方向垂直時安培力最大，導(dǎo)線方向與磁場方向平行時安培力最小，導(dǎo)向方向與磁場方向斜交時安培力介于最大和最小值之間。學(xué)生的親自參與，使得實驗方法得以鞏固，問題的提出也活躍了學(xué)生的思維，學(xué)生在探索的過程中體驗出求知的快樂。猜想—探索—實驗—假設(shè)—驗證—修正，是探索教學(xué)的一般步驟，只有讓學(xué)是不斷發(fā)掘潛能，才能是學(xué)生不斷獲得能力，不斷激發(fā)出創(chuàng)新能力。只有讓學(xué)生具備自我 學(xué)習(xí)的能力，用于探索的能力，才能使學(xué)生獲得新知識。

4.以實驗為載體，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力

物理是以物理實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)生對物理現(xiàn)象的好奇心很強，眾多的物理實驗需要同學(xué)們自己動手設(shè)計、參與。在學(xué)是具備了一定的物理知識后，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，要通過有趣的實驗將學(xué)生的興趣轉(zhuǎn)移過來，鼓勵學(xué)生自己設(shè)計、自己動手參與。

例如，在加速度的講解中，筆者要求學(xué)生進(jìn)行不同情況的總結(jié)，獲取相關(guān)規(guī)律：(1)物體懸掛法：G=mg；(2)自由落體法：讓小球自由落體，測出下落時間，h=1/2gt2；(3)物體沿斜面滑下：s=1/2gt2sinα(α是斜面夾角)；(4)單擺運動：T=2∏√L/g；之后筆者要求學(xué)生們根據(jù)自己的方案，找出實驗進(jìn)行的可行性，以及實驗會遇到的不可操作性。比如，在方案2中，物體自由下落所需的設(shè)計很短，如何計算設(shè)計成了此實驗的難點。方案4簡單易行，便于操作，誤差也相對較小，但實驗局限性較大。在分析了實驗的優(yōu)缺點之后，教師要根據(jù)學(xué)生的實際情況和提出的不同問題，加以引導(dǎo)，讓學(xué)生字動手得到實驗的操作的難點，逐步培養(yǎng)學(xué)的動手能力。通過不同的實驗方法，得到的實驗結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)不同，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和思維能力。

5.用物理實驗方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識

創(chuàng)新是一個民族發(fā)展的根本。高中物理要利用實驗方法，積極培養(yǎng)高中生才創(chuàng)新意識。物理實驗是物理教學(xué)中動手能力和動腦能力相結(jié)合的過程，必須積極思維，積極參與，才能真正實現(xiàn)創(chuàng)新能力的提高。

在一些物理實驗中，由于實驗器材和實驗方法的不合適，實驗結(jié)果會出現(xiàn)誤差，如何將誤差降到最小，如何消除實驗誤差，是筆者對學(xué)生實驗提出的更高要求。筆者多以鼓勵學(xué)生采用不同的實驗方法進(jìn)行實驗，不斷對實驗器材和實驗方法作出改進(jìn)，這樣不但改善了實驗結(jié)果，同時讓學(xué)生有尋找新思路新方法的動力。比如，我的一個學(xué)生，很愛動手制作小發(fā)明，多次對實驗方法和實驗步驟提出很好的意見。又一次他想制作一個音樂門鈴，多次實驗后對自己失去了信心。得知這一情況，我鼓勵他不要放棄，居里夫人經(jīng)過了無數(shù)此的實驗，才發(fā)現(xiàn)了鐳。之后，這位同學(xué)又經(jīng)過了不斷的學(xué)習(xí)和實驗，終于制作出了音樂門鈴，被學(xué)校評為“創(chuàng)新之星”。

[1]姚文清.在高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.廣西物理，2002，(03).

[2]周勝鳳，關(guān)民.如何在高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力. 延邊教育學(xué)院學(xué)報，2005，(06)：77-78.

[3]陳曉軍.淺談高中物理實驗教學(xué)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng).物理教學(xué)探討，2013，(07)：4-6.

[4]盛美君.新課改下高中物理實驗教學(xué)的重要性.課程教育研究，2013，(26)：163.