【正文】

浅谈改进物理实验教学方法，培养学生的创新能力

 

贵州省开阳县第二中学 陆龙刚

 

  物理学是一门以实验为基础的自然科学，物理实验是研究物理现象的基本方法。物理实验是培养学生观察、动手、思维能力的重要手段，是完成教学活动必不可少的环节。从教学的角度来考虑，物理实验可以分为教师演示实验、学生分组实验和课外实验三大类。在平常教学中，适当地进行各种实验，对有效激发学生学习积极性，培养学生的创新能力具有重要的意义。
　　一、增加实验探究成分，在探究过程中寻求创新
　　过去物理实验时，教师总是让学生预先知道实验目的、原理以及最后的实验结论，要求学生背熟实验步骤后才能用固定的实验器材按部就班地进行实验，学生根本不考虑为何要这样做。在素质教育与新课程标准实施的今天，探究实验越来越被人们重视，探究实验的一般环节是:“提出问题→猜想与假设→制订计划与设计实验→记录实验现象、数据→分析归纳、得出结论→交流与讨论→评估”。与验证实验相比,它的优点是能激发学生的学习兴趣、能锻炼学生的各方面能力、培养学生的性格品质，更能提高学生的科学素养和创新精神。沪科版初中物理教材中探究实验已明显增加，其中演示实验、小实验等都可挖掘一些探究的要素。所以教师在进行实验教学以前，要多下一番苦功夫，想方设法将实验设计为探索性实验，有意识地创设一种探究的氛围，扩大探究空间和思维空间，并能在学生探究过程中寻找创新的突破口。例如：在探究声音的响度与什么因素有关这一实验时，采取先提出问题让学生猜想并说出猜想的依据，然后放手让学生去结合课本上给出的实验设计方案完成实验并让学生思考几个问题：①音叉的振幅不易观察，我们通过什么方法能比较出其振幅的大小？②这一实验中我们应观察什么？如何记录实验现象？③你还能设计哪些不同实验进一步来探究这个问题？最后同学们很好地完成了该探究实验，并设计出了几种新的探究方案，而且还学到了一种科学的方法“转换法”——观察乒乓球弹起的幅度来推理不易观察的音叉振幅。因此，用物理实验教学不能仅仅停留在实验的层面上，还要创造性地去探索和发现。
　　二、依托生活经验，巧用身边之物创新物理实验
　　物理也是一门与生活实际紧密联系的科学。它渗透在日常生活的各个方面，如走路、骑车、照镜子……这些看起来随意的日常生活，其实都包含着许多物理知识，这为学生学习物理知识提供了大量的生活素材。在物理实验教学中，如果能巧妙地运用学生身边的一些学习、生活用品甚至自己的身体等进行实验，它比“正规实验”更富有亲切感，更贴近学生的生活实际。从而，激发学生学习兴趣，唤起学生的学习动机，深刻理解所学的知识。如用铅笔和橡皮泥探究压力的作用效果，用雪碧瓶探究液体压强与深度关系，用乒乓球从地上弹起探究“能量的转化”，甚至直接用学生的身体来完成一些实验，如：用嘴对手背“吹气”和用嘴对手背“哈气”分别探究“蒸发吸热”、“液化放热”；用两手掌相互摩擦感觉发热可探究“做功可以改变物体的内能”；用手掌分别轻压和重压在桌面上并拖动可探究“滑动摩擦力与压力大小的关系”等，这样开展实验有利于使学生明白物理就在身边，物理与生活息息相关。而且，通过这些课本上没有出现的器材来实验能启发学生的创新思维、培养学生的实践能力，调动学生的创新意识，也能为学生今后开展创新实验提供了物质保障。
　　三、在物理实验结论的应用与延伸中引导学生创新
　　掌握知识的最终目的是应用知识解决实际问题，从而进一步巩固和延伸所获取的知识并向知识与技能的深度、广度作更进一步的探索。例如：通过实验探究获得了物态变化的规律后，及时向学生介绍了“神州飞船”发射中应用到的抗高温材料、“热管”技术等，同时，启发学生进行创新联想“假如你是一位建筑师，你如何运用所学的物理知识使你们的居室一年四季保持舒适的温度呢？”同学们说出了许多方法，有一位同学的想象非常有创意“用某种材料，把它填充在墙壁内，室内温度升高时，它熔化吸热，阻止温度升高，当温度降低时，它的液态就凝固放热，阻止温度降低，从而始终使室内温度保持在一个舒适的温度，还可以将外墙壁的颜色设计成可变式，冬天为深黑色，夏天为白色。”对于他富有创造力的想象以及其他同学“异想天开”的想象，我都能及时给予鼓励，同学们的创新欲望得到了提高。
　　四、尽可能做到“一个物理规律可用多个实验来探究，一个或一套实验器材可探究多个物理规律”
　　例如：在探究“流体压强与流速”的关系时，与同学们一起设计了这样几个实验：①硬币跳高②向两张平行放置的纸中间吹气③用玻璃管向两个靠近的乒乓球中间吹气④将乒乓球压入漏斗内,用嘴向漏斗细口吹气⑤用一支两端开口的玻璃管，将其一端竖直插入有颜色的水中，再用另一支玻璃管向前一支玻璃管的上端水平吹气。这样通过多个实验来探究同一个物理规律，不仅让学生感到通过实验探究所获得的结论是可靠的，更让同学们感到课本上的实验不是唯一的，可以用不同的器材、不同的实验方法进行实验，这样有利于发展学生的个性，活跃学生的思维，可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望，使之达到不同层次创新能力培养的目标。同样在物理实验过程中，将同一器材尽可能地应用于不同实验之中，显示尽可能多的实验现象，发掘实验器材的新用途，也能实现创新。例如：用钢锯条可以做许多实验：探究声音产生的原因、音调跟频率的关系、响度跟振幅的关系、力可以使物体发生形变、磁化、光的直线传播、导电性能等等，这样的实验环境，能引导学生求异、求新，而不要拘泥于一种思维定势，能在实验中创出新意。
　　五、开展形式多样的课外活动，拓展物理实验创新途径
　　为了从多方面培养学生探索物理的兴趣并增强学生的动手和实验创新能力，组织开展了形式多样、内容丰富的课外活动。其中，每学期根据所学物理知识针对性地开展研究性学习和综合实践活动。例如：学习噪声后，组织学生到工厂了解、体验噪声危害，分析噪声的产生原因，讨论减弱噪声的方法；学习能源的可持续利用后，及时组织学生走访了解家庭的节电情况、太阳能热水器的普及情况，通过实验探究并提出了节约能源的措施，还制作了太阳能热水器等模型。我们还会根据教学内容及时组织学生在课外完成一些小制作比赛，如在学习光学后组织学生制作照相机模型、潜望镜。此外，还开展了别开生面的专题讲座、专题答辩会、科技信息讲座，开展科技制作、小发明、实验操作比赛等活动。通过活动的开展，使学生在活动中动手又动脑，激发了斗志，磨练了意志，培养了自主探究、创新的意识和习惯、发展了学生创新的能力。
　　六、在实验中及时帮助学生总结实验探究和创新实验的方法
　　在物理实验教学中，不仅要让学生学会实验的具体做法，掌握一些基本的实验技能，还要能根据典型的物理实验引导学生及时总结归纳研究物理问题的实验方法，如常用的“间接测量法”、“控制变量法”?、“叠加法”、“等效替代法”、“比较法”、“转换法”、“推理法”等等，为培养学生的创新能力打下良好的基础。此外，根据学生在实验中遇到的一些实际问题教会学生的一些创新实验的方法。例如：潜水艇的工作原理很难用实验的方法进行研究和验证的，我们可以考虑设计用相似的目的、手段、过程、结果等进行模拟实验，从而实现创新。