借力物理實(shí)驗(yàn) 培養(yǎng)初中學(xué)生的創(chuàng)新能力

丁玉華

(江蘇省高郵市送橋鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué) 225600)

可以這樣說(shuō)，沒有實(shí)驗(yàn)就沒有物理教學(xué)；學(xué)生能力的提升主要要靠物理實(shí)驗(yàn)來(lái)推動(dòng).因此在做實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生不僅僅要體驗(yàn)教材中的相關(guān)的理論知識(shí)，更要運(yùn)用創(chuàng)新思維,對(duì)獲得的知識(shí)進(jìn)行不斷地實(shí)踐、延伸和應(yīng)用.鑒于此，教師需要革新傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式,嘗試更加多元化的教學(xué)路徑，以讓學(xué)生提升創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)而使創(chuàng)新思維汩汩而來(lái).當(dāng)前初中物理教學(xué)中，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)還不夠，學(xué)生還沒有足夠的時(shí)間與空間去體現(xiàn)自己的創(chuàng)新價(jià)值.借助實(shí)驗(yàn)是提升創(chuàng)新能力的一次契機(jī)，教師要將其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)滲透到學(xué)生實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中.

1 鼓勵(lì)學(xué)生猜想，允許學(xué)生試錯(cuò)

要想提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師就要鼓勵(lì)學(xué)生想象，激發(fā)他們?nèi)ゲ孪?從某種程度上說(shuō)，創(chuàng)新往往都是從猜想開始的，學(xué)生先是做某種猜想，進(jìn)而再在實(shí)驗(yàn)中探究，創(chuàng)新能力也由此產(chǎn)生.猜想之后就是實(shí)驗(yàn)，基于猜想基礎(chǔ)之上的實(shí)驗(yàn)不一定就是正確的，也必然會(huì)有出錯(cuò)的可能，教師要允許學(xué)生試錯(cuò)，同時(shí)也要將他們的試錯(cuò)過程作為他們創(chuàng)新過程的一部分.當(dāng)前物理教學(xué)中就存在著不讓學(xué)生走“彎路”的現(xiàn)象，即，不讓學(xué)生進(jìn)行更多的猜想，不讓學(xué)生更多的試錯(cuò)，這些都是不可取的.學(xué)習(xí)需要的不是一個(gè)結(jié)果，而是學(xué)生思維的展示.

以蘇科版八年級(jí)下冊(cè)《測(cè)量物體的質(zhì)量》為例，教師設(shè)置一個(gè)用天平測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn).教師先是讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的方方面面進(jìn)行基于自己認(rèn)知狀況的猜想.他們的猜想主要有：用天平測(cè)量固體和液體質(zhì)量的方法應(yīng)該是不一樣的；在被測(cè)物體的質(zhì)量較小時(shí)，可能沒更精確的測(cè)量結(jié)果；在用天平測(cè)量物體質(zhì)量時(shí)，假如游碼尚未移到標(biāo)尺左端的“0”刻度線處，就調(diào)節(jié)天平平衡對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有影響；如果要進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)：測(cè)量燒杯中液體的質(zhì)量，先測(cè)量燒杯的質(zhì)量和后測(cè)量燒杯的質(zhì)量，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有影響.一方面教師要鼓勵(lì)學(xué)生不斷猜想，有多少猜想就有多少創(chuàng)新的火苗在涌動(dòng)；另外一方面教師也要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)的條件以讓他們來(lái)檢驗(yàn)猜想.

圖1 圖2

一學(xué)生在檢驗(yàn)猜想時(shí)，進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作如圖1所示，這當(dāng)然是不規(guī)范的操作.教師現(xiàn)要允許他們這樣做，做實(shí)驗(yàn)的過程就是不斷地犯錯(cuò)與不斷地修錯(cuò)的過程.在學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)之后，教師告訴他們剛才操作的錯(cuò)誤，如這個(gè)過程中不能用手拿砝碼；物體和砝碼不能放反了托盤，以讓他們?cè)俅我?guī)范地操作.當(dāng)這個(gè)學(xué)生重新操作時(shí)，在稱量過程中，它又出現(xiàn)了如圖2所示的情況.同樣地，教師靜觀他們接下來(lái)的操作，而不是直接告知該怎么做.當(dāng)學(xué)生向右盤內(nèi)增加砝碼時(shí)，教師認(rèn)可他的做法同時(shí)補(bǔ)充道可以向右移動(dòng)游碼.

2 夯實(shí)物理知識(shí)，加強(qiáng)師生互動(dòng)

教師可以借助實(shí)驗(yàn)夯實(shí)學(xué)生在物理上的基本認(rèn)知，紙上得來(lái)終覺淺，絕知此事要躬行.學(xué)生獲得的認(rèn)知在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)之后，才會(huì)有更深刻的理解，才會(huì)進(jìn)而轉(zhuǎn)為他們的素養(yǎng).從另外一個(gè)層面說(shuō)，只有堅(jiān)實(shí)的物理知識(shí)作為基礎(chǔ)，學(xué)生的創(chuàng)新能力才有進(jìn)一步拓展的可能，換言之，創(chuàng)新能力的生長(zhǎng)需要一定的物理知識(shí)做積淀.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，師生在課堂上進(jìn)行互動(dòng)，能讓認(rèn)知一步步地展現(xiàn)，能讓實(shí)驗(yàn)一步步地深化，能讓創(chuàng)新思維逐漸地伸展.當(dāng)前的初中實(shí)驗(yàn)課堂教師與學(xué)生的互動(dòng)不多，大多時(shí)候，學(xué)生跟著教師做，教師怎么指令的，學(xué)生就怎么完成.本來(lái)可以互動(dòng)的環(huán)節(jié)變成教師單方面的展示，物理實(shí)驗(yàn)因?yàn)槿鄙倩?dòng)也就缺少了基于互動(dòng)基礎(chǔ)上形成的創(chuàng)新.創(chuàng)新的火花有時(shí)候是在教師與學(xué)生的互動(dòng)中悄然迸發(fā)的.

以蘇科版八年級(jí)下冊(cè)《物質(zhì)的密度》這個(gè)章節(jié)為例，這一課教師需要夯實(shí)的物理知識(shí)就是密度，教師沒有讓學(xué)生直接記住相關(guān)的公式與概念，而是通過師生之間的互動(dòng)與實(shí)驗(yàn)來(lái)完成的，也讓學(xué)生的創(chuàng)新思維在這個(gè)過程中得到展示.教師先問學(xué)生，一瓶330mL的礦泉水與一瓶550mL的礦泉水，哪個(gè)的質(zhì)量大；接著再追問，1瓶330mL的礦泉水的價(jià)格若為1元.那么，2瓶330mL的礦泉水的價(jià)格是多少.學(xué)生在給出答案之后，教師讓他們?cè)偎伎?學(xué)生說(shuō)，從上面的問題中，能看同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比.同時(shí)他們問出這樣的問題：同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積是不是成正比.同樣教師沒有給出學(xué)生答案，教師指導(dǎo)他們進(jìn)行分組物理實(shí)驗(yàn)，各個(gè)組分別用鐵塊、銅塊、鋁塊做著類似的實(shí)驗(yàn).有一組學(xué)生先是用天平測(cè)量每塊鐵塊的質(zhì)量，同時(shí)在本子上寫上m1、m2、m3…….接著他們用尺子測(cè)量每塊鐵塊的棱長(zhǎng)，進(jìn)而記錄有關(guān)體積的數(shù)據(jù)：V1、V2、V3…….再接著教師指導(dǎo)學(xué)生以體積V為橫坐標(biāo)，同時(shí)以質(zhì)量m為縱坐標(biāo)，分別描出代表所測(cè)得的代表鐵塊、銅塊、鋁塊質(zhì)量和體積的點(diǎn).學(xué)生再描點(diǎn)的過程中，驚奇地發(fā)現(xiàn)這些點(diǎn)大致在同一條直線上，且過原點(diǎn).他們對(duì)這這些點(diǎn)，有著這樣的思考，這些金屬的質(zhì)量與體積是不是成正比的.進(jìn)一步地思考，他們認(rèn)為通過實(shí)驗(yàn)與分析能得出同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值也是一定的.整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程，師生互動(dòng)沒有停息，學(xué)生操作沒有停息，他們的創(chuàng)新思維也沒有停息.可見互動(dòng)與實(shí)驗(yàn)的同時(shí)開展夯實(shí)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知，也讓他們的個(gè)性化思考得到充分展示.

3 自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，激發(fā)思維活力

當(dāng)前物理教學(xué)的實(shí)驗(yàn)基本是固定的，學(xué)生什么時(shí)候做實(shí)驗(yàn)，做什么實(shí)驗(yàn)，怎樣做實(shí)驗(yàn)，基本都有固定的流程，這不利于學(xué)生思維的發(fā)展.創(chuàng)新思維就是要讓學(xué)生多元思考的機(jī)會(huì)，就是要要他們有個(gè)性化的見解.因此教師可以鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)甚至進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以讓實(shí)驗(yàn)成為他們思考的工具，檢驗(yàn)他們創(chuàng)新能力的方式.換言之，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的自主權(quán)進(jìn)一步提升，他們真正成為實(shí)驗(yàn)的主人.

以蘇科版八年級(jí)下冊(cè)《摩擦力》這一章節(jié)為例，教師先是在實(shí)驗(yàn)中展示三個(gè)問題，首先是讓他們將手平放在桌面上，然后讓他們用力推，進(jìn)而使手在桌面上運(yùn)動(dòng)，問：感受有沒有一個(gè)阻礙手運(yùn)動(dòng)的力.

接著，教師讓學(xué)生將手平放在桌面上，再用力推，進(jìn)而保持手不動(dòng)，問：感受有沒有一個(gè)阻礙手運(yùn)動(dòng)的力.最后，教師讓學(xué)生將手平放在桌面上，不但不用力推，還要讓他們保持手不動(dòng)，問：感受有沒有一個(gè)阻礙手運(yùn)動(dòng)的力.在簡(jiǎn)單的操作之后，教師歸納出摩擦力的概念來(lái).

接下來(lái)，教師讓學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先讓他們展示不同的摩擦力.教師給每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，學(xué)生一邊拿著實(shí)驗(yàn)器材，一邊展示.有學(xué)生用手握住瓶子，展示手與瓶之間的摩擦力.有學(xué)生旋動(dòng)瓶蓋時(shí)，展示蓋子與手之間的摩擦力.有學(xué)生展示擦黑板時(shí)黑板擦與黑板之間的摩擦力.再接著教師讓學(xué)生再做實(shí)驗(yàn)，以看看摩擦力大小與什么有關(guān).換言之，教師是讓學(xué)生自己去產(chǎn)生一些摩擦力，進(jìn)而觀察摩擦力的一些性質(zhì).通常教師會(huì)自己展示不同的實(shí)驗(yàn)，已讓他們對(duì)著實(shí)驗(yàn)思考相關(guān)的問題.這次教師進(jìn)一步增加學(xué)生思考的空間，讓他們自己創(chuàng)設(shè)感興趣的實(shí)驗(yàn).一學(xué)生是這樣展示的，他推箱子時(shí)，發(fā)現(xiàn)箱子越重，推起來(lái)越費(fèi)力；同時(shí)他還發(fā)現(xiàn)當(dāng)他推箱子時(shí)，地面越粗糙，推起來(lái)也越費(fèi)力.進(jìn)而這個(gè)學(xué)生提出這樣的猜想，摩擦力的大小是不是跟接觸面的粗糙程度有關(guān)；是不是也可能跟壓力的大小有關(guān).

4 在實(shí)驗(yàn)中合作，推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新

有些實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以一個(gè)人完成，有些實(shí)驗(yàn)學(xué)生則需要在小組合作中完成.教師可創(chuàng)設(shè)一些基于合作的實(shí)驗(yàn)，一方面能培養(yǎng)他們的合作能力，另外一方面也能促進(jìn)他們的創(chuàng)新素養(yǎng)的發(fā)展.因?yàn)樵诤献髦兴麄兡芙鉀Q創(chuàng)新中遇到的問題，畢竟合作能匯集小組所有成員的智慧.在合作實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的方式，實(shí)驗(yàn)的步驟等.顯然地，實(shí)驗(yàn)讓他們創(chuàng)新的種子有了萌發(fā)的土壤.

圖3

以蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)《浮力》的教學(xué)為例，在探究“浮力的大小等于什么”時(shí)，教師設(shè)置這樣的合作實(shí)驗(yàn).教師先是呈現(xiàn)圖3，讓學(xué)生開展合作，用文字說(shuō)說(shuō)實(shí)驗(yàn)的過程.這其實(shí)是教學(xué)上的創(chuàng)新，先讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)理性的認(rèn)識(shí)，讓他們對(duì)著圖想象可能的步驟.在合作中他們可以輪流著說(shuō)，再相互補(bǔ)充，相互提醒，直至說(shuō)得正確、說(shuō)得完整.比如成員甲說(shuō)第一步是測(cè)量小石塊的重量；成員乙就對(duì)著圖說(shuō)測(cè)小水桶的重量.接著輪到甲，他卻不知道如何表達(dá)，乙就可以提醒說(shuō)，將小盆置于盛滿水的溢水杯中.通過這樣合作的方式他們可以將實(shí)驗(yàn)的基本步驟搞清楚.當(dāng)然在具體做實(shí)驗(yàn)的過程中，他們可再次領(lǐng)會(huì)步驟.學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)中，教師讓他們相互問問題，即，在實(shí)驗(yàn)中，每一步解決的問題是什么.在小組討論中，他們認(rèn)為要解決小石塊重為多少牛頓的問題，排開的水重為多少牛頓的問題.當(dāng)學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)，教師追問實(shí)驗(yàn)的目的是什么，學(xué)生在一步步地演示中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)其實(shí)就是通過比較物體的重力與排開液體的重力，進(jìn)而得出兩者與浮力大小的關(guān)系.

物理不僅僅是初中學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)科，也是他們追趕時(shí)代的前沿學(xué)科.當(dāng)學(xué)生的創(chuàng)新能力獲得發(fā)展了，他們的批判思維能力和發(fā)散思維能力等其他能力也能得到新的提升；當(dāng)學(xué)生的創(chuàng)新能力獲得發(fā)展了，他們才能運(yùn)用課堂所學(xué)解釋生活中的物理現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)物理有更深刻的理解.因此實(shí)驗(yàn)中，教師要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生地積極性，提高他們做實(shí)驗(yàn)的參與率,以促進(jìn)創(chuàng)新思維能力的產(chǎn)生.總之，物理教師需要借力實(shí)驗(yàn)，不斷地革新和突破，以提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.