改進物理實驗，培養學生創新精神

陳玉軍

摘要：物理是一門注重實驗的自然科學基礎課程，實驗教學中的創新精神、能力的培養是實施素質教育的重要內容。創新是教學的靈魂，也是教學的最高境界。

關鍵詞：實驗；創新精神；素質教育

義務教育物理課程是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學是物理教學的重要組成部分，是落實物理課程目標，全面提高學生科學素養的重要途徑，通過實驗不僅讓學生經歷科學探究的過程，學習科學知識和科學探究方法，鍛煉了學生的觀察能力、動手能力，養成嚴謹的科學態度和科學精神，更重要的是培養學生勇于創新的精神。如何培養學生的創新精神呢？我在平時實驗教學中，讓學生通過對實驗進行改進，使學生不僅解決了問題，學到了知識，還培養了學生創新的精神。

一、改進實驗器材，培養創新精神

1、人教版八年級物理下冊第十二章簡單機械第一節《杠桿》，在進行這一節的“探究杠桿的平衡條件”實驗學習時，對于杠桿水平平衡判斷，學生憑的是用眼觀察杠桿是否水平，判斷時誤差很大，學生提出質疑：如何準確判斷杠桿水平平衡？于是我讓學生討論，學生經過反復思考討論，提出了改進的辦法。他們改進的基本思路：在杠桿上安裝水平泡。

它的科學原理：根據水平儀原理，水平泡氣泡處于中間時表示水平，氣泡移向左方時表示左邊高，氣泡移向右邊時表示右邊高。在杠桿上安裝水平泡，根據水平儀原理進行杠杠水平平衡判斷，使實驗具有科學性。學生不再憑感覺進行判斷杠杠是否水平了，學生能夠對物理器材進行改進，體現了創新意識。

2、人教版九年級教材第十七章第一節《電流與電壓和電阻的關系》，在進行探究教學時，用到的器材有滑動變阻器、電壓表、電流表、定值電阻、開關、導線和電源等。這個實驗采取控制變量法，分兩步進行：第一步，在探究電流與電壓之間的關系時，要使電阻保持不變，改變定值電阻兩端的電壓。用滑動變阻器來調節電壓，而滑動變阻器經常會經常不良，難以控制，從而使實驗變得耽誤時間.第二步，在探究電流與電阻之間的關系時，要是電壓保持不變，要頻繁拆接導線，更換不同規格的定值電阻，費時費力，比較麻煩.針對以上問題，讓學生討論.討論后學生發現將可調穩壓電源代替普通電源，將電阻箱代替定值電阻后，實驗將變得更簡單方便.探究電流與電壓關系時，只需將電阻箱調到一固定電阻，用可調穩壓電源來調節電壓即可，可以避免之前滑動變阻器難以調控的不足之處。在探究電流與電阻關系時，只需將電壓調到定值，改變電阻箱上數值即可。可避免之前要頻繁拆接導線，更換不同規格的定值電阻的弊端，節時省事，使實驗更方便，更簡單。

二、改進實驗方法，培養創新精神

1、人教版八年級物理上冊第六章第3節《測量物質的密度》，在測量鹽水密度實驗時，一開始學生采用的是如下實驗方法：用天平測出空燒杯的質量m1；用天平測出鹽水和燒杯的總質量m2將燒杯中的鹽水全部倒入量筒中，讀出鹽水的體積；計算鹽水的密度。我就問學生：這種方案有什么不足之處？學生認為，測量液體質量之后再測量液體體積時，部分液體沾在燒杯壁上，導致液體體積的測量結果偏小，根據密度公式，質量相同，體積偏小，則密度值偏大。然后就問學生：你們有沒有更好的方法呢？學生討論后的方法是：用天平先測出鹽水與燒杯的質量m1；向量筒中倒出一部分鹽水，記下體積V；再用天平測剩余鹽水與燒杯的總質量m2；計算鹽水的密度。而改進后的方案中，所測鹽水的質量變為量筒中鹽水的質量，所以測量結果誤差更小，更合理。

2、在一次進行“電阻的測量”的實驗課上，同學們按照實驗設計方案測量出導體的電阻，我說：同學們完成的很好，有沒有其它的問題？

有一個小組的同學說：老師，如果只有電壓表，沒有電流表，能不能測出導體的電阻？

我說：可以的，你們各組設計實驗，看看如何測出導體的電阻？

很快，各組同學通過討論設計好了實驗方案。

我說：你們各組都很厲害呀，這么快就設計好了，那么請哪組同學給我們介紹一下你們設計的方案吧。

小組1：我們組經過討論，認為利用一個已知阻值的電阻和待測電阻串聯在一個電路中，用電壓表分別測出已知阻值的電阻和待測電阻的電壓，根據歐姆定律和串聯電路中電流關系就可以計算出待測電阻的電阻。

小組2：我們組的設計思路和第一小組一樣，只不過我們認為第一小組的實驗設計，只能測出一組數據，這樣測出的電阻誤差可能較大，所以我們在電路中串聯加入了滑動變阻器，這樣利用滑動變阻器可以測出多組數據，然后取多次測量的平均值，就可以減小誤差，使結果更接近真實值。

小組3：前面兩組的實驗設計方案很好，我們組的設計方法和前面兩組基本相同，他們兩組在分別測已知阻值的電阻的電壓和待測電阻的電壓時，要將電壓表拆接，考慮到實驗操作的簡便，所以我們想在電路中加接一個開關，這樣通過兩個開關的作用測出電壓，這樣更方便。

我說：你們的想法都正確，你們能從不同角度思考問題，善于反思，你們不僅掌握了測電阻的知識和技能，你們還敢想，敢說，樂于發表意見，大膽質疑，勇于探索，你們具有創新精神和能力，老師為你們的進步和成長而高興！

三、利用身邊的器材改進實驗，培養創新精神

在平時物理教學時，課本上有的實驗由于器材、條件的限制，做起來不太方便，我鼓勵學生利用身邊的器材進行實驗，學生非常感興趣，很多同學做了嘗試，下面我就列舉幾個實例。

1、用自來水筆探究聲音通過固體傳播。將自來水筆一端放在嘴里，輕敲自來水筆筆桿幾下，再用牙齒筆桿輕敲幾下，發現后者聲音比前者大很多，這是因為聲音通過骨（固體）傳播比通過空氣傳播效果好。

2、用雞蛋和玻璃瓶探究大氣壓實驗。點燃一紙片，將其放入玻璃瓶中，然后將雞蛋放在瓶口，過了一會兒，就會看到玻璃瓶將雞蛋吞入瓶中，這是因為瓶內氣壓減小，瓶外大氣壓將雞蛋壓入瓶中。此實驗容易操作，現象明顯。

3、利用礦泉水瓶可以做多個實驗。（1）力學實驗。用手推動豎放在桌子上的礦泉水瓶的底部，可以使瓶子向前移動，而用同樣的力去推動豎放在桌子的瓶子的頂部，瓶子會向前倒，該現象說明：力的作用點不同，力的作用效果不同，這表明力的作用效果跟力的作用點有關；（2）熱學實驗。將礦泉水瓶裝上水，蓋上瓶蓋，放進冰箱冷凍室里，過了幾個小時，再拿出來，會發現瓶里水變成冰，同時瓶的外壁“出汗”了，原來發生了凝固和液化現象。（3）光學實驗。將礦泉水瓶裝上水，隔著它觀察書本上的字，發現字變大了，這是因為此時的礦泉水瓶相當于一個凸透鏡，被觀察的字在它的一倍焦距以內，所以看到是正立放大的虛像。（4）電學實驗。用一個絲綢摩擦過的氣球靠近平放在桌上的空礦泉水瓶，發現空礦泉水瓶向氣球方向滾動，這是利用了帶電體能夠吸引輕小物體的性質。通過這些實驗，不僅增加了學生動手的機會，還培養了學生的創新意識。

四、利用逆向思維改進實驗，培養創新精神

逆向思維可以通過改變已有事物的因果關系，來發現新的現象和規律，引發新的設想和思路，不僅能夠激發學生學習的積極性，還能突破思維定勢，培養學生的創新精神。奧斯特在1820年發現了電流的磁效應后，英國科學家法拉第反其道而行之，經過10年的探索，與1831年發現了電磁感應現象，進一步揭示了電現象和磁現象之間的聯系，發明了發電機，使人類大規模用電成為可能，開辟了電氣化的時代。例如雞蛋在濃鹽水中懸浮的實驗，原來靠添加濃鹽水去調節液體的濃度很難實現和維持懸浮，學生就反過來探究，先配置足以讓雞蛋漂浮的濃鹽水，只需緩緩加入清水就可以使雞蛋變成懸浮狀態，實踐證明這種方法容易操作，效果很好。對物理實驗進行改進，不僅有利于提高教學效果，還能培養學生獨立思考、敢與質疑、尊重事實、勇于創新的科學精神，這樣有利于提高學生科學素養，使每個學生的潛能得到發展。