物理实验教学 培养学生创新能力

摘　要：

关键词：

      物理学从本质上说是一门实验科学，物理规律的发现和物理理论的建立都必须以严格的物理实验为基础，并受到实验的检验。因此在物理教学中，尤其是在实验教学中，注意不断激励学生通过观察、比较、实验、归纳、类比等探索手段提出种种假设和猜想发展他们的创新意识就显的尤为重要。在教学中应把课本上的一些实验进行合理的科学的改进创新，充分发挥物理学实验的多种功能和作用，这不仅可以通过实验掌握物理知识，也是培养学生自主学习能力、探究能力和创新能力的重要措施。我在多年的教学实践中，重视演示实验，学生分组实验及课后小实验的改进，并做了一些有益的尝试。
一、演示实验中，让学生自主设计完成
      在以前，课堂演示实验一般以教师为主体，只是让学生看教师表演，先是“教师做，学生看”，后是“教师讲，学生听”，学生仅仅是旁观者，没有直接参与，不利于其创新能力的培养。将演示实验改为探索性实验，让学生充分的动脑、动手、动口，发挥学生的主体作用，经过分析、讨论，透过现象看本质，则会从中悟出很多课本上学不到的知识，从而有利于学生创造性思维的激发。
      例如：在研究焦耳定律的演示实验中，我是这样处理的：提前在课前布置预习本节课，以思考题的方式向学生出示本节课的演示实验课题──研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，要求学生利用自习课时间，实施以下过程：
      1、自主设计实验方案
　　设计实验方案关键是让学生考虑好实验原理，怎样将电流通过导体产生的热量变为可以观察比较的对象。学生们充分发挥想象，不同的实验方案达十余种，有的甚至比教材上的方案还简单易行，有的让火柴梗吸收电热升温达到着火点而燃烧，有的让烧瓶里的空气受热膨胀而使玻璃管的红水柱上升，有的让灯丝发热升温而发光……这样表演性演示实验变为开放性研究实验，极大激发了学生学习和研究物理知识的积极性，培养了学生的发散思维和创造性思维能力。
      2、自主选择实验器材
      在完成设计后，有的同学到实验室借实验仪器，有的学生找老师帮忙安装实验装置，有的学生自己制作一些小器材，这样变纯观察性实验为创造性操作实验。
      3、自由组合，探索研究
　　经过交流，有一些同学的实验方案相近似，于是他们就自动组合，在实验过程中，互相交流切磋、沟通、共同研究。在交流中学会团结协作，在互帮互学中，共同提高。
二、学生分组实验中，让学生自主探究
      学生分组实验是学生最感兴趣的课，但绝大多数学生是按教材的安排程序进行实验，按照教师布置的步骤进行操作，兴趣只停留在表面上，凑“热闹”成分很多，这样也就无法培养学生的综合能力和科学素质。对于学生分组实验，我在帮助学生掌握实验原理的基础上，允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行实验。在实验中，学生需要在各种因素中进行取舍，对所得信息进行筛选。这就要求学生在即定目标的过程中，有全局观点和善于妥协，在不同情况下善于应变，培养学生的应变能力，使学生分析抽象概括综合表达能力都得到训练和发展。
　　如：初三物理中《测定小灯泡的功率》的实验，如果只是指导学生按教材的安排进行实验，让学生注意观察小灯泡两端的电压在等于额定电压，高于额定电压和低于额定电压的情况下的发光情况，并将每次测得的电压，电流值填入实验表格，算出电功率值，那么实验目的单一，无法达到培养学生素质的目的，所以在教学过程中我是这样做的：
      1、不限制实验原理
　　在讲本节课时，只讲清实验目的，说明小灯泡上“3．3V”或“2．5V”意义，至于实验原理由实验小组讨论决定，并按要求画出实验电路图，结果出现三种实验原理P=UI，P=U2/R，P=I2R，并通过对三种实验方案的优劣的深入分析，确定应用P=UI为实验原理的方案，从而培养了学生的发散思维能力，提高了思维品质的深刻性与批判性。
      2、不规定实验步骤
　　进实验室要求不看课本，动手时只说明实验中要观察灯泡的亮度，触摸灯泡热度，计算灯泡的功率和电阻，并不限定实验有三个步骤，结果巡视实验中发现，有的小组实验有五、六步，并设计了开放性的记录、表格，其中灯丝在不亮、较暗、正常发光、较亮、烧坏几种情况下的电压、电流的测量值和功率、电阻的计算值，灯泡热度的触摸感，从而激发了学生的观察实践和发现问题能力。
      3、不确定实验归纳
　　实验后不固定方向，让学生多方向、多角度、深入细致的观察，分析实验现象和数据，从而开放性地归纳出实验结论，如有的小组分析真实的实验数据，得出如下结论：（1）伏安法既可测电阻也可以测电功率；（2）灯丝电阻随温度升高而增大；（3）灯泡的实际功率，随其两端实际电压的增大而增大；（4）灯泡只在额定电压下正常发光，实际电压过高会烧坏灯泡，过低灯不亮；（5）因灯丝电阻随温度升高而变大，故不宜用P=I2R和P=U2/R测灯泡的电功率，通过以上五个方面的归纳，培养了学生的分析、概括实验结论能力，并加强了前后知识的联系。
三、、将验证性实验改为探索性实验
　　将验证性实验改为探索性实验，可变依赖思想为探索精神，培养学生忠于实验数据的求实精神和领悟教材的思想方法。例如图1所示，由学生根据浮力产生的原因算出其所受浮力的大小：
　　F浮=F向上-F向下=P水g(h+1)-P水ghS=P水gV物，图2所示：算其所受浮力大小F浮F向上-F向下=F向上=P水ghS=P水SV漫入
 
　　通过对计算结果分析，学生不难发现图l中V物和图2中V浸入分别是两种情况下排开水的体积，即规则物体所受浮力大小与物体排开水的体积有关，更准确地说是与物体排开水所受重力有关。
　　如何用实验来探索浮力和排开的水的重力的内在联系呢?继续引导学生分析寻求等量，选择实验器材，设计实验方案，对学生的实验方案进行肯定、纠正，再由学生动手实验，总结归纳，得到了阿基米德原理。变验证实验为探索实验，不仅能让学生积极思考，开发智力，而且增强了学生对成功学习、实验及解决问题的信心。
四、加强课外小实验，培养创新能力
　　课外实验题材广泛，材料极其丰富，是一种激发学生学习兴趣，发挥学生创造能力的有益活动，课外实验不仅能巩固和深化课内知识，而且有利于培养学生的实验技能，增强学生思维的独创性。我们开放实验室，进行物理小制作比赛，使学生尝试到动手动脑的乐趣；指导学生进行小发明创造，撰写科技小论文，培养学生的科幻意识和创新精神，通过这些活动培养了学生收集信息、处理信息的能力；发展兴趣特长，提高了学生的想象力，让学生对同一问题，善于全方位、广角度、多途径去分析思考，从而发展了学生的求异思维和创新能力，撞击学生的创造灵感，促进创新意识的形成和创新能力的培养。
　　培养学生创新能力的方法和途径是多种多样的，但目的是一致的，就是要培养学生的创新能力，通过实验教学提高学生解决实际问题的科学思维能力。