優(yōu)化物理實驗教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

蒙淑懿

物理實驗課教學(xué)要讓學(xué)生掌握實驗操作技能,又要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力,使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的真正主人,會自主學(xué)習(xí),實現(xiàn)向素質(zhì)教育的根本轉(zhuǎn)變.在實驗教學(xué)中,優(yōu)化物理實驗教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,有助于又好又快地推進(jìn)實施素質(zhì)教育.

一、改進(jìn)實驗,激活學(xué)生的探索欲

物理教材的許多實驗都是驗證性實驗,一般只是模仿和重復(fù),難以滿足學(xué)生求知欲.實驗前學(xué)生不知道在實驗中必須仔細(xì)觀察實驗和記錄實驗數(shù)據(jù),必須認(rèn)真分析實驗數(shù)據(jù),才能尋找出科學(xué)的結(jié)論.因此,在物理實驗教學(xué)中,教師應(yīng)精心設(shè)計,周密安排,在保證安全的情況下讓學(xué)生自主設(shè)計實驗,使學(xué)生在探索過程中親自動手、開動腦筋,提高自身的創(chuàng)造力.例如,新教材的緒言安排了學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程:取一個杯子,在杯中裝滿水:①若將一只回形針輕輕放入水中,請學(xué)生猜測,水是否溢出?②讓學(xué)生嘗試;③請學(xué)生猜想:在水不溢出的情況下,最多能放多少只回形針?④讓學(xué)生試一試,一共可放入多少只回形針?實際放入的數(shù)量與猜測相差多少?⑤與其他小組交流,比一比,誰放得最多?猜一猜,能放入回形針的數(shù)量與哪些因素有關(guān).在這個實驗過程中,學(xué)生模仿了科學(xué)家的研究過程和方法,親身體驗探究活動過程,同時在實驗過程中,教師要鼓勵學(xué)生大膽地猜想和獨立地思考,并在實驗中否定錯誤的假設(shè)或修正不完善的猜想,從而讓學(xué)生尋找到可能并不全面、準(zhǔn)確的結(jié)論.但讓學(xué)生通過觀察、實驗、討論、分析、歸納去發(fā)現(xiàn)問題,去探索解決問題的多種途徑和方法,使學(xué)生的求知欲得到滿足,領(lǐng)悟而獲得書本上學(xué)不到的知識,從中體會物理學(xué)習(xí)的樂趣.

二、加強(qiáng)設(shè)計性實驗教學(xué),激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識

設(shè)計性實驗具有開放性、創(chuàng)造性的特點,是在特定的條件下,運用已有知識獨立設(shè)計出能達(dá)到實驗?zāi)康囊环N或幾種切實可行的方案,對知識深度要求不高,但思維方法要嚴(yán)謹(jǐn),思路須清晰,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑之一.實驗教學(xué)的目的是通過讓學(xué)生從知識獲取的過程中深化知識理解,并能運用這些知識解決實際問題,完成常規(guī)實驗后,可給學(xué)生提出實驗課題,使學(xué)生能利用已有的知識、技能解決問題,但要注意解決方案應(yīng)具有多樣性,要有意識地為學(xué)生營造一種探索的氛圍,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力.例如,沒有量筒,如何測出一瓶食用油的密度?學(xué)生應(yīng)用質(zhì)量、重力、密度、二力平衡和阿基米德原理等已有的物理知識和用彈簧秤測重力等已有的實驗技能設(shè)計了實驗,能靈活有效地解決問題.學(xué)生用“替代法”測出一小瓶水的質(zhì)量m_水,再在另一相同小瓶中倒入同樣多的食用油,測出其質(zhì)量m_油,根據(jù)V_水=V_油再由ρ=m/V得m_水/ρ_水=m_油/ρ_油就能求出油的密度,有的學(xué)生利用連通器原理,U形管兩側(cè)液體壓強(qiáng)相等的方法:先在U形玻璃管內(nèi)裝入一定量水,再在其一側(cè)加少量食用油,在平衡面兩液體交界處取一條水平線,用刻度尺量出平衡面以上油柱及水柱的高度h₁和h₂,根據(jù)左右壓強(qiáng)相等,即p左=p右,ρ_油gh₁=ρ_水gh₂求出油的密度.增強(qiáng)設(shè)計性實驗,多方位激活學(xué)生思維,會使學(xué)生靈活運用所學(xué)知識從不同角度解決問題,對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是十分有益的.

三、改變不同的實驗條件,關(guān)注預(yù)期不同的實驗現(xiàn)象

實際教學(xué)中經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生去追溯物理學(xué)家思考、研究的源頭,從中吸取物理思想的營養(yǎng).對教材中的演示實驗和學(xué)生實驗,盡量拓展實驗的設(shè)計和操作過程,引導(dǎo)學(xué)生思考:“為什么要這樣做?”“還有其他的可行辦法嗎?”教學(xué)中經(jīng)常滲透物理學(xué)思想,有利于提高學(xué)生創(chuàng)新能力.如“雞蛋會不會破?”實驗:雞蛋從一米多高的地方落下到地板上,肯定會被打破.當(dāng)在地板上放一塊泡沫塑料墊,盡可能把雞蛋舉高,然后放開手,雞蛋下落到泡沫塑料墊上,看看雞蛋會不會被打破.設(shè)計這個實驗的目的是要讓學(xué)生理解動量定理,預(yù)期的現(xiàn)象是雞蛋下落到泡沫塑料墊上后,不會被打破.如果要求學(xué)生把雞蛋從1米左右高度下落,那么預(yù)期的現(xiàn)象是很容易實現(xiàn).但這樣的實驗不利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、科學(xué)精神和科學(xué)方法.

實際上,在教學(xué)中拓展上述物理實驗的辦法,可改變上述實驗條件:(1)讓同一雞蛋從不同高度下落時,讓學(xué)生觀察雞蛋是否能一直保持完整而不破損,當(dāng)然隨著高度的增加,雞蛋最終會被打破.(2)使用不同的雞蛋同時從兩三米左右高度下落,學(xué)生會發(fā)現(xiàn)有些雞蛋完好,有些破損.這是為什么呢?這時,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生深入思考這些與預(yù)期不同的實驗,并提出能繼續(xù)深入探究的

課題,如雞蛋殼的硬度等.通過對不同的雞蛋進(jìn)行進(jìn)一步探究,可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實的精神.

四、改革實驗教學(xué)模式,發(fā)揮主導(dǎo)、主體功能

物理學(xué)實驗是人類認(rèn)識世界的一種重要活動,是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ);物理學(xué)理論則是人類對自然界最基本、最普遍規(guī)律的認(rèn)識和概括.按照新《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》要求,大力探索、改革中學(xué)物理實驗教學(xué)模式,建立實驗教學(xué)程序、優(yōu)化實驗教學(xué)過程,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,突出學(xué)生的主體地位.教學(xué)中,教師要充分相信學(xué)生,使學(xué)生主動參與實驗,幫助學(xué)生學(xué)會自覺看課本,引導(dǎo)動手進(jìn)行實驗操作,開拓思路,對疑難或錯誤問題認(rèn)真分析討論,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動作用,激活學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動性,變單向信息傳遞為雙向、多向式信息傳遞與交流.教師在課內(nèi)講重點、關(guān)鍵點和注意點,發(fā)揮好主導(dǎo)調(diào)控作用.采取提問、答疑、討論、觀察實驗現(xiàn)象、動手操作等方式,不斷加強(qiáng)對學(xué)生實驗方法和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

五、優(yōu)化實驗教學(xué)方法和手段,將實驗教學(xué)延伸到課堂之外

(一)興趣是把學(xué)習(xí)推向更高層次的永恒動力.法國教育家赫爾巴特指出:“教學(xué)應(yīng)當(dāng)貫穿在學(xué)生的興趣當(dāng)中,使學(xué)生的興趣在教學(xué)的每一階段都能連貫表現(xiàn)為注意、等待、探究.興趣既是教學(xué)手段,又是教學(xué)目的.”因此教學(xué)中教師要著力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.如學(xué)習(xí)“光的直線傳播”后,讓學(xué)生課外做“針孔照相機(jī)”的實驗,有些學(xué)生還做成了可調(diào)節(jié)式的,效果較好.事實上有些課堂實驗和課后小實驗可改為探索性實驗.如一個大燒杯和小試管中均裝有水,對大燒杯底部加熱,當(dāng)大燒杯中的水沸騰時,觀察小試管中的水是否會沸騰.學(xué)生覺得這題很難回答,但讓學(xué)生動手并去觀察這個實驗方法,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)大燒杯中的水沸騰后,小試管中的水真的沒有沸騰,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生分析其原因,歸納得出沸騰的條件:①達(dá)到沸點;②繼續(xù)吸熱,這種親身體驗的“發(fā)現(xiàn)和獲取成功”的過程,給學(xué)生留下了深刻的印象,培養(yǎng)了學(xué)生操作、實驗、觀察、分析等能力,有效地激活學(xué)生的探索欲望.在教學(xué)過程中,注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,當(dāng)學(xué)生把學(xué)習(xí)當(dāng)作自身需要時,就有了強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī),他們就會愉快地學(xué)習(xí).

(二)利用多媒體模擬物理實驗,可幫助學(xué)生理解實驗原理和現(xiàn)象.多媒體輔助教學(xué),可以提升教師的現(xiàn)代教學(xué)意識和觀念,創(chuàng)設(shè)良好的課堂氛圍,優(yōu)化教學(xué)過程.當(dāng)前,計算機(jī)多媒體技術(shù)很先進(jìn),制作功能強(qiáng)大,能制作出十分逼真,互動性很強(qiáng)的模擬物理實驗課件,演示效果很好.在實驗教學(xué)中,能適時適度地利用多媒體輔助實驗教學(xué),可以有效提高實驗教學(xué)效率.對那些知識比較抽象,受實驗條件限制、或進(jìn)行實驗有危險等實驗,教師可運用Flash及Power Point等軟件來制作課件,利用多媒體集文字、圖像、圖形、聲音、視頻、動畫于一體的功能,通過生動、形象、動感、新穎的畫面演示物理實驗,將比較抽象,難以理解的物理現(xiàn)象由抽象變直觀,由靜態(tài)變動態(tài),激發(fā)學(xué)生的積極性,提高教學(xué)效率.如講到“電流”時,電流是電荷定向移動形成的,但電流是看不見摸不著的,利用計算機(jī)多媒體技術(shù)動態(tài)模擬顯示出來,有利于學(xué)生對電流知識的理解.

(三)開展物理活動課,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力.物理來源于生活,物理實驗教學(xué)應(yīng)該與生活緊密聯(lián)系起來.開展物理活動課,就是讓學(xué)生走出課堂,走上社會,引導(dǎo)學(xué)生主動接觸生產(chǎn)、生活實際,把所學(xué)的物理知識運用到生活實際中去,擴(kuò)展學(xué)生物理知識應(yīng)用實踐的空間,使學(xué)生充分認(rèn)識到物理來源于生活,同時又是解決生活問題的基本工具.在物理實驗教學(xué)中,根據(jù)學(xué)生的生活體驗,科學(xué)、有效地創(chuàng)設(shè)生活情境,使學(xué)生在熟悉的物理生活情境中愉快地探索問題,采用靈活多樣的切入方法,找到解決問題的規(guī)律.如,鼓勵學(xué)生開展課外小實驗、小制作,以促進(jìn)和加深對課堂知識的理解.課外小實驗可以利用生活中一些邊角余料或廢棄材料自制實驗器材,獨立進(jìn)行實驗,實驗中沒有成套儀器,沒有固定實驗步驟,沒有老師指導(dǎo),一切靠學(xué)生自己去完成.如學(xué)習(xí)“大氣壓”后,制作“水氣壓計”;學(xué)習(xí)“簡單電現(xiàn)象”后,制作驗電器;學(xué)習(xí)“質(zhì)量測定”后,制作簡易天平測質(zhì)量.在實踐中,學(xué)生創(chuàng)造性地選器材,做成形狀別具一格,讓人耳目一新,通過實踐學(xué)生得到展示創(chuàng)造才能的機(jī)會,體驗到了成功的喜悅,提高了實驗?zāi)芰?極大培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)造性思維與動手動腦的好習(xí)慣.把物理知識與生活、學(xué)習(xí)活動有機(jī)地結(jié)合起來,通過收集資料、動手操作、合作討論、辯論、小組活動、參觀調(diào)查等活動,讓學(xué)生在活動中真正感受到物理在生活中無處不在,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高他們利用物理知識解決實際問題的能力.在校園內(nèi)舉辦物理知識講座,開設(shè)物理與生活問題板報,開展物理知識競賽等第二課堂活動,將物理實驗教學(xué)延伸到課堂之外,滿足愛好物理的學(xué)生的求知需要,擴(kuò)大學(xué)生的物理知識面,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.

物理實驗教學(xué)創(chuàng)新和優(yōu)化,加深和鞏固了學(xué)生對物理概念、規(guī)律的理解,掌握基本的實驗技能,得到科學(xué)研究方法的訓(xùn)練,有利于激發(fā)潛能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力.合理改進(jìn)和優(yōu)化物理實驗教學(xué),使學(xué)生成為學(xué)習(xí)主人,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力.

(責(zé)任編輯:易志毅)