淺談物理學科探索性實驗與創新能力的培養

黃啟芬

一個民族的真正偉大在于根植它的創造與創新精神，這是人類社會迄今所能找到的對社會進步和發展的原因所做出的一個最有效的解釋，創新一向被視為是人類本質的最高體現，是社會發展的永恒動力。創新是時代的要求，是當代中學生必備的素質，而學生創新能力的培養，是與課堂教學是相輔相成的。

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗教學是物理教學的重點。初中物理課堂演示實驗可分為驗證性實驗和探索性實驗，其中大部分是驗證性實驗。驗證性實驗只是對知識的正確與否加以驗證，從而鞏固和加深學生對基本規律和基本原理的認識，但無法培養學生學習物理的科學方法和科學態度，也不利于提高學生主動探索物理規律的能力；而探索性實驗對培養學生思維能力、創造能力、自學能力、觀察實驗能力及解決實際問題的能力有獨到的作用。正如愛因斯坦所說：“對真理的探索比占有更加寶貴”。因此，在物理教學中可把一些驗證性的實驗變為探索性的實驗。在實驗教學中，要盡量再現實驗的設計過程，多讓學生想想：“為什么要這樣做？”“換種方法行不行？”以此滲透物理思想，啟迪學生思路。那么如何在探索性物理實驗教學中培養學生的創新能力，突出以學生發展為本，使學生發展性學力和創新性學力不斷得到培養，這是當前擺在我們的一個急迫任務。為此，本文就初中物理探索性實驗教學中如何培養學生的創新能力作如下探討：

一、巧用實驗激趣，培養創新能力

為了學生有更多的動手機會，強化學生的感性認識，培養學生的實際操作能力和細致的觀察能力，把部分教師演示實驗和課外小實驗改為學生課堂實驗，增加學生自己動手的機會。把課本中一些原理和方法比較簡單、儀器易取易讀的演示實驗改為課堂上實驗是比較有效的方法。

把部分驗證性實驗改為探索性實驗，培養學生勇于探索、敢于實踐和善于創新的精神，即探求科學的精神。驗證性實驗一般是在對研究對象有了一定認識之后，根據已知的理論，對一些現象過程的存在、原因或規律檢驗其是否正確而設計的實驗，它在實驗目的、方法、原理方面起到了示范性作用，但不利于創新精神和能力的培養。如八年級“滑輪”這一節，我把課堂“演示實驗”改為“學生探索性實驗”的全過程。

（一）鋪墊、準備

（1）復習杠桿知識，引出并板書課題：滑輪。

（2）要求學生自學教材的前兩個自然段，與此同時以每4人為一組分發下列實驗器材：滑輪、彈簧秤、鉤碼、鐵架臺、白色細線、直尺。

（3）要求學生觀察滑輪的結構。

（4）提問：滑輪的結構有什么特點？

（5）板書：滑輪的結構特點。

（二）“學生探索性實驗”之一：研究定滑輪

（1）要把滑輪作定滑輪使用，并用細線固定在鐵架臺上。

（2）分別按照書本圖8-14、8-16、8-17連接滑輪，然后進行實驗。

（3）記錄數據，分析得出結論完成一節課教學。這樣通過探究實驗興趣高漲，積極參與，學生把滑輪的特點掌握得深透。通過演示實驗進行創新設計，讓學生充分動腦、動手，培養學生的創新性思維和意識。

二、立足課堂，激發學生創新的求知欲望

1.為學生提供各種動手實踐的條件，在實踐中學習、創新

在物理實驗教學中，根據實驗目的及原理，讓學生自行設計實驗方案，從不同角度、不同途徑去設想、探索多種方案，優化最佳方案，使問題圓滿解決。它是培養學生創新思維的重要途徑，可以避免教師、教材對學生思維的壓抑，避免無意識地將學生的思維納入某一特定模式，有利于開拓學生的思路，使學生處于主動思維的狀態，從而培養學生勇于探索、勇于創新的精神。在教學中，應鼓勵學生猜想，不輕易否定，就是對學生錯誤的猜想也不要簡單地給予批評，要培養學生廣泛的探究興趣、強烈的創新動機和自信心。

2.調動學生積極思維，鼓勵學生敢于思考和探索

物理實驗生動、鮮明，既能提高學生的學習興趣，又能提高學生的觀察能力。帶著好奇心觀察實驗，這是大部分學生的心理，怎樣才能把學生的好奇引導到探究物理現象、提高創新思維能力上來，這是值得研究的，演示實驗的創新，應主要突出實驗的過程教學，因為過程教學是物理現象和實驗結論之間的紐帶，只有搞清楚過程，才有得出正確結論的基礎。在實驗中，重視過程，留出一定空間讓學生進行思考，是培養學生創新思維的一個重要方面。

三、創導自行科學探究，培養創新能力

我們在實踐中總結出了“指導探究、評價總結”的兩環節課堂教學模式，在引導學生自行探究科學的活動過程中培養其創新能力方面作了一些初步嘗試。

1.指導探究，豐富感知

實踐、探索的過程是創新的過程。要讓學生去創新，就必須放手讓他們自己實踐，勇于探索。如何保證學生能夠圍繞中心問題進行實踐、探索呢？在于教師提供有結構的材料。所謂有結構的材料，是指這些材料在使用時能揭示自然現象間的某種關系。如《物體的熱脹冷縮》教學中，我給學生提供這些實驗材料：燒瓶、帶直（彎）玻璃管的膠塞，紅墨水、肥皂水、滴管、毛巾、軟塑料瓶、瓶蓋、汽球、飲料盒、膠帶、水槽、熱水、冷水。讓學生熟悉這些材料后，根據思考提綱自行設計實驗方案。

2.評價總結，歸納達標

通過前一個環節的活動，學生得到了信息與思維的結果，教師對小組和個體的整個學習活動進行鼓勵性評價，使學生體驗成功的喜悅，將假說上升到結論、規律。如《物體的熱脹冷縮》中這樣設計：“剛才同學們和老師的實驗都成功了，說明我們只要掌握了設計實驗的要領，都能設計出成功的實驗。通過這些成功的實驗，我們發現了什么？

四、增強科學素養，培養創新能力的反思和認識

如何培養學生的創新品質、創新思維和創新能力，成為當今素質教育的核心。物理學作為自然科學中最重要、最廣泛的一門學科，更容易找到與創新教育的結合點。那么，在初中物理教學中，怎樣把物理教學與創新更好地結合，培養出適應時代需要的人才呢？

1.教學中滲透科學家的故事，培養學生的創新興趣、創新情感和創新意識等創新品質

教師在講授物理知識的時候，同時再現知識產生的社會、文化、歷史背景和物理學家們為獲取物理知識所作出的真實而令人興奮的探索歷程，有利于提高學生的創新品質。物理學作為一個完整的科學知識體系，含有靜態知識體系──科學規律、成果；動態知識體系──科學研究的過程。前者給人以知識，而后者給人以創新的智慧。

2.對學生“授之以漁”，使之掌握科學的研究方法和創新思維能力

引導學生把物理學的一些研究方法和創新思維相結合。早在伽利略時代就已形成了把科學實驗、數學推理和邏輯思維有機而巧妙地相結合的物理學研究方法。這一方法是符合辯證唯物論和認識論原理的，因而也符合創新的一般原理。比如在學習測量時，先給大家講了一個例子：一個科學家走進工廠，拿起一個燈泡問身邊的大學生燈泡體積怎么算？大學生立即動手并運用復雜的數學知識開始計算燈泡的體積。科學家見狀說，不用這么復雜，給我一個盛水的容器就可以了。實際上燈泡排開水的體積就是燈泡的體積，這里科學家用的就是創新性思維。再如在“歐姆定律”一節的教學中，筆者將這個驗證性實驗變為探索性實驗。其研究方法：①邊學邊做實驗：首先讓學生按照自己設計好的實驗方案做實驗，使學生從實驗中初步認識導體中的電流I與電壓U、電阻R的關系獲得感知。②探索知識：指導學生對問題進行具體研究，處理實驗數據、列表、畫出I-U、I-R的圖象。③歸納總結：師生共同分析、歸納、總結出歐姆定律。這樣，讓學生用實驗探索研究物理知識，學生由學知識變為主動探索自然規律，對知識學得更扎實更牢固，同時使學生受到科學方法的熏陶。

總之，創新是知識經濟和網絡時代對人才培養的客觀要求。正如江澤民同志所言，創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力。二十一世紀綜合國力國力的競爭就是人才和不斷創新的科技的競爭，學校是知識創新、傳播和應用的主要基地，也是培養創新精神和創新人才的搖籃。而作為初中物理教師，培養學生的創新能力更賦予義不容辭的責任，畢竟初中的學生處于思維最為敏捷的時候，可塑性很強。在物理實驗教學中，多給學生開展探索性實驗，給學生設疑，讓學生在實驗中解惑，培養學生發現問題、探究問題、解決問題的能力，從而通過實驗在不斷探索中提高學生的學習效率，培養學生的創新能力。