在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

初立海

奧斯特說過：“我不喜歡那種沒有實(shí)驗(yàn)的枯燥的講課，因?yàn)闅w根到底。所有的科學(xué)進(jìn)展都是從實(shí)驗(yàn)開始的?！睂?shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的靈魂，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)實(shí)施創(chuàng)新教育的重要基礎(chǔ)和手段。它不僅對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高實(shí)踐能力具有不可替代的作用，而且也是為學(xué)生創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新氛圍，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力，提高科學(xué)素質(zhì)的有效途徑。以下是我在教學(xué)實(shí)踐中獲得的“如何通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力”的粗淺認(rèn)識，敬請批評指正。

1引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

在教學(xué)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)，一方面可以幫助學(xué)生理解所學(xué)習(xí)的知識，另一方面還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

物理教學(xué)中有些結(jié)論學(xué)生不容易理解，即使勉強(qiáng)記下來，記憶也不深刻，更不會應(yīng)用。如在講“豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動”時，關(guān)于“過最高點(diǎn)的臨界條件”是歷屆學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。在教學(xué)中，我用易拉罐和繩子做了一個簡易的“水流星”。罐內(nèi)裝水，我問同學(xué)們：“誰能讓罐口朝下。但水不能流出來?”大家都說“不能”?！安荒軉?”我做了一下示范。滴水未漏。然后我有意讓一個靦腆的女生來做，她沒有“甩”起來，結(jié)果水灑了一地。在我的指導(dǎo)下她又重做了一次，也做的滴水不漏。以此實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體會水要過最高點(diǎn)，速度必須足夠大。

相互接觸的物體間的相互作用力大小相等、方向相反。但對不接觸物體間的相互作用是不是也有同樣的結(jié)論，很多學(xué)生持懷疑態(tài)度。為此我設(shè)計了—個實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察：在水中放兩塊泡沫塑料，其上各放一塊小磁鐵，當(dāng)同名磁極相對時，相互排斥，兩泡沫向相反方向運(yùn)動；當(dāng)異名磁極相對時，相互吸引，做相向運(yùn)動。以此實(shí)驗(yàn)說明不接觸的物體間也有相互作用力，印象極為深刻。

講解“牛頓第一定律”一節(jié)時，“慣性”是個難點(diǎn)，我特意設(shè)計了兩個實(shí)驗(yàn)來改變學(xué)生頭腦中的潛意識。拿一些象棋子摞在桌子上，用直尺快速擊打中間的某一塊，看到被擊打的飛出，其余的卻“安然無恙”，學(xué)生一片嘩然；接著拿來一輛改進(jìn)的小車，讓小車運(yùn)動時自動向上拋出—個燈泡，學(xué)生本以為燈泡會落在地上，嚇得都捂住耳朵。結(jié)果虛驚一場，燈泡又穩(wěn)穩(wěn)的落在了原位。大家拍手稱絕!取材于身邊常見的物體設(shè)計小實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證或幫助理解，從點(diǎn)滴做起，來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。任何事情都不能一蹴而就，要不斷引導(dǎo)、啟發(fā)、堅持不懈。

2變演示實(shí)驗(yàn)為探索知識的過程。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)大都是驗(yàn)證型的，形成了“教師做、學(xué)生看，教師講、學(xué)生聽”的固定模式，學(xué)生只是被動接受知識，缺乏探索的自覺性和主動性。在教學(xué)中我根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，變演示實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計、親自操作實(shí)驗(yàn)，通過分析和探索，使學(xué)生成為知識的再發(fā)現(xiàn)者而不是接受者。這種探索知識的實(shí)驗(yàn)過程，充分發(fā)揮了教師的課堂主導(dǎo)作用和學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，從而有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的激發(fā)。

課本上用“紅蠟塊的運(yùn)動來演示運(yùn)動的合成和分解”，在做實(shí)驗(yàn)時，我先提出了這樣幾個問題引導(dǎo)學(xué)生逐步探索：(1)倒置玻璃管后，觀察紅蠟燭的運(yùn)動情況(初位置、末位置，加速?減速?還是勻速?)。(2)平移玻璃管，觀察紅蠟塊的運(yùn)動情況。(3)倒置玻璃管的同時，平移玻璃管，觀察紅蠟塊的運(yùn)動情況。在問題的引導(dǎo)下，通過細(xì)心地觀察，學(xué)生能夠理解運(yùn)動的合成與分解就是表示運(yùn)動的位移、速度、加速度等矢量的合成與分解。然后再讓學(xué)生思考一個問題：運(yùn)動必須分解到相互垂直的兩個方向上嗎?讓玻璃管傾斜一個角度，重復(fù)以上步驟，可得結(jié)果。所得結(jié)果是在自己的觀察、思考、探索下得出的，面對自己的成果，學(xué)生怎能沒有成就感?

在學(xué)習(xí)“庫侖定律”時，課本上有一個演示“庫侖力大小的決定因素”的實(shí)驗(yàn)，由于各種條件限制，實(shí)驗(yàn)不能演示。針對課本上的演示圖，我給學(xué)生提出了這樣幾個問題：(1)當(dāng)研究電荷間作用力與距離的關(guān)系時，怎樣能讓三次實(shí)驗(yàn)所帶電荷量相同?(2)當(dāng)研究電荷間的作用力與電荷量的關(guān)系時，怎樣讓小球所帶電荷量增加或減少?(3)怎樣較準(zhǔn)確地比較幾次實(shí)驗(yàn)中絕緣細(xì)線偏離豎直方向的夾角?在問題的引導(dǎo)下。學(xué)生一步步地思考、討論、探索，直到得出結(jié)論，好像身臨其境地做了實(shí)驗(yàn)一般，結(jié)論就是自己通過探索得出的，這樣的結(jié)果怎能不讓學(xué)生記憶深刻!

把演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)閷W(xué)生探索知識的過程，使學(xué)生通過自己動手、動腦重現(xiàn)知識的探索過程，把已有的結(jié)論變?yōu)閷W(xué)生自己的勞動成果，領(lǐng)略其中創(chuàng)作的快樂。同時還會讓學(xué)生認(rèn)識到：凡事不一定拘泥于現(xiàn)狀，要多問個為什么?還能怎么辦?從而開闊思路，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

3拓展實(shí)驗(yàn)課題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

拓展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以學(xué)生實(shí)驗(yàn)為探索起點(diǎn)，教師從學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)出發(fā)，對原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，提出新的實(shí)驗(yàn)課題，學(xué)生在運(yùn)用原有實(shí)驗(yàn)理論或方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時產(chǎn)生困惑，從而發(fā)現(xiàn)原有理論或方法的局限性，進(jìn)而分析產(chǎn)生困惑的原因，提出新的實(shí)驗(yàn)方案，完成對原有實(shí)驗(yàn)的拓展。

實(shí)行新課程標(biāo)準(zhǔn)后。新教材增加了很多探究性實(shí)驗(yàn)。這就為我們拓展實(shí)驗(yàn)課題提供了平臺。在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過閱讀課本能夠領(lǐng)會探究的思路和方法，但在實(shí)際操作時，遇到了一個難題：本實(shí)驗(yàn)通過“改變橡皮繩的條數(shù)來改變對小車做的功”，操作較難控制、實(shí)驗(yàn)誤差較大。我適時引導(dǎo)學(xué)生思考、聯(lián)想，能否另辟蹊徑?沿用該實(shí)驗(yàn)的探究思路和方法，聯(lián)想已學(xué)過的類似實(shí)驗(yàn)，學(xué)生又設(shè)計出了另外兩種探究方案。分別用“探究自由落體運(yùn)動”和“探究加速度與物體的質(zhì)量和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，來研究做功與物體速度的變化關(guān)系。這兩種方案誤差小，容易處理數(shù)據(jù)，效果明顯，更有說服力。這樣在探究過程中，即拓展了課題、開拓了思路，又培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，還能夠培養(yǎng)學(xué)生知難而進(jìn)、勇于探索的精神。

4挖掘教材中的實(shí)驗(yàn)圖片內(nèi)涵。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

教材中有很多實(shí)驗(yàn)的圖片，有的由于實(shí)驗(yàn)條件的限制不能做，有的只有實(shí)驗(yàn)的結(jié)果圖片。這樣就給我們留下了很大的探索空間。充分挖掘這些圖片的內(nèi)涵，重新還原實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、探究意識將有很大幫助。

在“機(jī)械能守恒定律”一節(jié)的“做一做”中有一組實(shí)驗(yàn)圖片，在教學(xué)設(shè)計中，我把它設(shè)計成了一個學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。為每組提供器材一套：鐵架臺(帶鐵夾)、帶孔小鐵球、直尺各一個、長約l米的細(xì)棉線、尼龍線各兩條。并讓學(xué)生思考一個問題：怎樣“記住”小球上升的最大高度?學(xué)生在設(shè)計時出現(xiàn)了這樣幾個方案：有的把一支鉛筆兩端系線后掛在鐵架臺上，作為判斷的標(biāo)尺；有的同學(xué)準(zhǔn)備了幾塊薄木板固定在鐵架臺旁邊，并畫上了一條條水平線，作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。等等。并且實(shí)驗(yàn)過程中還出現(xiàn)了一點(diǎn)小“意外”，有個同學(xué)用棉線系鐵球。當(dāng)用直尺擋住擺線時。結(jié)果線斷了!一點(diǎn)小小的“意外”也不能忽視，為什么棉線會斷呢?一石激起千層浪，大家眾說紛紜，這時適當(dāng)點(diǎn)撥：以后學(xué)習(xí)了“圓周運(yùn)動”的知識就可解決，然后介紹一點(diǎn)“繩系小球”做圓周運(yùn)動的知識，即滿足了大家的好奇心，又解決了問題。通過這次實(shí)驗(yàn)，即鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力，又培養(yǎng)了學(xué)生尊重事實(shí)的品質(zhì)和善于發(fā)現(xiàn)問題并勇于解決問題的良好習(xí)慣。在“光的衍射”的課后閱讀材料中，有一幅關(guān)于“泊松亮斑”的圖片。光的干涉、衍射現(xiàn)象日常生活中很難觀察到，若這個實(shí)驗(yàn)?zāi)茉佻F(xiàn)出來，讓學(xué)生觀察到，對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣將有很大裨益。我在研究這個實(shí)驗(yàn)時，小圓板障礙物的尋找經(jīng)過了多次試探，終于找到了合適的實(shí)驗(yàn)物體。在光屏上形成了很清晰的“泊松亮斑”。在課堂教學(xué)中，我為學(xué)生準(zhǔn)備了這樣的器材：激光光源、擴(kuò)束鏡、小圓板障礙物(用不透明的硬紙板剪成的大小不一的小圓板)、縫衣針、光屏等。讓學(xué)生用這些器材裝置起來觀察光的衍射現(xiàn)象，當(dāng)學(xué)生通過反復(fù)試驗(yàn)終于觀察到這一令人驚奇的美妙圖樣時，所有學(xué)生都發(fā)出了驚呼聲。這樣。不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的激情，而且讓學(xué)生在領(lǐng)略了自然界美妙規(guī)律的同時鞏固了物理知識和規(guī)律的理解，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)條件以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計的創(chuàng)新能力。

不要因?yàn)閾?dān)心實(shí)驗(yàn)失敗就因噎廢食，何況科學(xué)本身就是允許失敗的。正是一次又一次的失敗和一個又—個疑惑造就了—個又一個科學(xué)巨匠?！叭绻麤]有前面那么多次失敗的實(shí)驗(yàn)，我們就不知道鎢是做燈絲的最好材料。”愛迪生發(fā)明電燈的經(jīng)歷很能說明問題。

江澤民同志曾說“創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。”學(xué)生是祖國的明天，是中國的未來，希望寄托在他們身上，作為教師，你是否意識到了肩負(fù)的責(zé)任重大?讓我們以新課改為契機(jī)，從現(xiàn)在做起，從我做起。

參考文獻(xiàn)：

[1]李尚仁，高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)教師讀[M]武漢：華中師范大學(xué)出版社，2006，65。