實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的重要性

摘要：創(chuàng)新思維是指對事物間的聯(lián)系進(jìn)行前所未有的思考，從而創(chuàng)造出新事物的思維方法。培養(yǎng)創(chuàng)新思維是當(dāng)前素質(zhì)教育的重要內(nèi)容之一。素質(zhì)教育是針對應(yīng)試教育存在的種種弊病而提出來的，是促進(jìn)全體學(xué)生德智體美全面、主動發(fā)展的教育，并以創(chuàng)新實(shí)踐為重點(diǎn)。要?jiǎng)?chuàng)新，就需要有創(chuàng)造力，創(chuàng)造思維是構(gòu)成創(chuàng)造力的核心內(nèi)容之一。于是，本文提出通過在課堂實(shí)驗(yàn)演示中，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新思維；實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新；自制教具

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148(2008)4(S)-0027-2

物理學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)。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，是使教學(xué)直觀化和形象化的重要措施。在教學(xué)中要充分實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，就必須根據(jù)教學(xué)實(shí)際來進(jìn)行創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)不僅對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、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。在物理教學(xué)中，我們就要充分發(fā)揮學(xué)生思維的主體性，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1 通過改進(jìn)演示手段，演示方法或演示技巧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在著只重視簡單的操作練習(xí)的現(xiàn)狀。教材中的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，從器材、方法到表格設(shè)計(jì)都是按照規(guī)定好的步驟和方法所進(jìn)行的，教師很少去引導(dǎo)學(xué)生思考和探索，學(xué)生也就根本不能領(lǐng)會實(shí)驗(yàn)的原理和思想。這樣的做法很不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

比如，在演示力的合成實(shí)驗(yàn)中，很多老師的做法都是在一個(gè)方木板上固定三個(gè)滑輪，如圖1所示：在P點(diǎn)固定一條橡皮筋，橡皮筋的另一端固定兩條細(xì)繩，分別通過B、C兩滑輪懸掛三個(gè)和四個(gè)鉤碼，畫出拉力方向。然后只用一根細(xì)繩通過A滑輪懸掛五個(gè)鉤碼。這樣就證明了力的合成滿足平行四邊形定則。我認(rèn)為這種做法，效果不太好，可信度較低，思維有局限性?？蓪⑦@些缺點(diǎn)列舉出來，然后引導(dǎo)學(xué)生思考改進(jìn)的方法。我在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，在黑板上邊緣相隔一定距離的地方釘了兩顆鐵釘A、B，直接將兩條橡皮筋分別懸掛在鐵釘上。然后叫兩組學(xué)生（每組兩人）在教師的引導(dǎo)下各做一次實(shí)驗(yàn)，如圖2、3所示。F1和F2是兩把彈簧稱拉動皮筋時(shí)的讀數(shù)大小和方向，F(xiàn)′是一把彈簧稱將橡皮筋同樣拉到O點(diǎn)時(shí)的讀數(shù)大小和方向，引導(dǎo)學(xué)生利用力的圖示作出F1和F2的合力F，最后比較F和F′的大小和方向。由此得出結(jié)論：力的合成滿足平行四邊形定則。

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2 利用自制教具創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材

自制教具在教學(xué)中占有很重要的位置。自制教具本身是一種富有創(chuàng)造性的科技實(shí)踐活動。通過這種活動不僅能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、想象能力，活躍思維，讓學(xué)生真正體味到觀察和實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)科學(xué)的基本方法，而且還能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造精神，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

如，平拋運(yùn)動是學(xué)生接觸曲線運(yùn)動的第一個(gè)實(shí)例，平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是可以通過實(shí)驗(yàn)來證明的，但水平分運(yùn)動的情況課本上是通過頻閃照片分析而得，在課堂上是無法演示的，因此我做了如下圖4所示的平拋運(yùn)動演示儀應(yīng)用于課堂中，收到了非常好的效果。

演示器材結(jié)構(gòu)如圖4：右端上、中、下是三根完全相同的斜槽軌道，它們由兩塊豎直鐵片固定。斜槽軌道底端水平，這是為了使小球離開軌道后做平拋運(yùn)動。在斜槽軌道右端相同位置固定三個(gè)電磁繼電器，三個(gè)電磁繼電器的接線端用并聯(lián)的方式連接在兩根接線柱上。底端也是用兩塊鐵片固定在水平軌道上，并在鐵片上標(biāo)出刻度，刻度的零刻線在斜槽軌道末端，其目的是為了能直接讀出小球做平拋運(yùn)動的水平位移。而水平軌道左端向上彎曲，則是為了防止小球在運(yùn)動中運(yùn)動得太遠(yuǎn)。

在平拋運(yùn)動的授課過程中，豎直分運(yùn)動是由兩顆小球在同一高處分別做平拋運(yùn)動和自由落體運(yùn)動來演示。實(shí)驗(yàn)時(shí)讓兩個(gè)小球同時(shí)開紿下落，由于它們同時(shí)落地，可知平拋運(yùn)動豎直分運(yùn)動為自由落體運(yùn)動。但水平方向的運(yùn)動如何通過實(shí)驗(yàn)來完成呢？

首先將兩根電線通過一個(gè)開關(guān)接在電源上，閉合開關(guān)，將兩顆小球放在中、下兩斜槽軌道上，讓電磁繼電器吸住。然后斷開開關(guān)，兩小球同時(shí)下落，并在水平軌道上相撞。由于兩小球通過斜槽軌道末端時(shí)速度大小是相同的，只是上面一顆小球做平拋運(yùn)動，下面一顆小球離開斜槽軌道末端后做勻速直線運(yùn)動。兩小球相撞就說明它們水平方向上的運(yùn)動是相同的，即證明小球平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動。這是不是一種巧合呢？我又做了一次，只是這一次我是將另一個(gè)小球分別放在上、下兩個(gè)斜槽軌道上，也就是改變了兩小球間的高度差，兩小球最后還是相撞了。因此充分說明了平拋物體水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動。

另外，由于水平鐵片和豎直鐵片上都有刻度，由刻度可知上、中兩斜槽軌道的高度差為H1：H2=1：4。引導(dǎo)學(xué)生思考：只用一顆小球能否證明平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動呢？答案是可以的。其做法是先將小球置于中斜槽軌道，讓小球運(yùn)動，由水平鐵片上的刻度直接讀出小球的水平分位移S1。然后再將小球置于上斜槽軌道，讓小球運(yùn)動，由水平鐵片上的刻度直接讀出小球的水平分位移S2。因高度差H1：H2=1：4，故可知它們在空中運(yùn)動的時(shí)間之比T1: T2=1: 2，因此，只要讀出S1：S2的值就可知道，如果比值等于1：2，則也可證明平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動。

3 打破常規(guī)，多角度思考，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。許多物理定理、定律都是通過實(shí)驗(yàn)得來的。在目前中學(xué)物理教學(xué)中仍舊存在著注入式教學(xué)模式，一些教師在教學(xué)中只注重學(xué)習(xí)的結(jié)果，而忽視學(xué)習(xí)的過程。學(xué)生缺少自主學(xué)習(xí)的思維空間，就很難談得上創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。要真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，教師在教學(xué)中就要重視設(shè)計(jì)，去引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，打破常規(guī)，多角度思考，以相應(yīng)的創(chuàng)新思維熏陶，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。教師要不斷激勵(lì)學(xué)生通過觀察、比較、實(shí)驗(yàn)、歸納、類比等手段提出種種假設(shè)或猜想，使學(xué)生逐步學(xué)會運(yùn)用假設(shè)或猜想的方法解決問題。如伽俐略的理想實(shí)驗(yàn)；牛頓推導(dǎo)萬有引力定律時(shí)的“月——地檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)等。他們都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過打破常規(guī)，通過邏輯推理而得出的結(jié)論。

如，在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，我們的目的是通過已知加速度去驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。那么，我們能否反過來思考：在不計(jì)一切阻力的情況下，能否由機(jī)械能守恒定律得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊拇笮∧?？?/p>

總之，教學(xué)中要充分實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，就必須根據(jù)教學(xué)實(shí)際進(jìn)行創(chuàng)新。隨著信息化社會的發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，變得尤為重要。在中學(xué)物理教學(xué)中實(shí)施創(chuàng)新教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神和提高創(chuàng)新能力，它不僅可以幫助教師對教材內(nèi)容進(jìn)行具體而生動的講解，還可以啟發(fā)學(xué)生的思維，發(fā)揮他們學(xué)習(xí)的積極性和自覺性，促進(jìn)他們對所學(xué)知識的理解和記憶。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)物理過程中是必不可少的，是落實(shí)素質(zhì)教育的核心。在物理教學(xué)中要充分發(fā)揮學(xué)生思維的主體性，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(欄目編輯鄧 磊)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。