淺議高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

徐友全

長(zhǎng)期以來，物理教師總在感嘆：物理教來有趣，學(xué)來困難。教學(xué)效果總擺脫不了“老師一講就會(huì)，課下一做就難”的困擾。俗話說“劈柴不照紋，累死劈柴人”，如果認(rèn)識(shí)不到物理學(xué)科的特點(diǎn)，不加以利用而盲目教學(xué)，必然走彎路。實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理來說，極其重要。因此，必須加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這樣，一方面培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面又培養(yǎng)了學(xué)生的能力。

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含著極為豐富的創(chuàng)新教育內(nèi)容，為實(shí)施素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才提供了極好的載體。新的高中物理教學(xué)大綱中明確指出：觀察現(xiàn)象和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生對(duì)物理事實(shí)獲得更具體的，明確的認(rèn)識(shí)，這是理解概念和規(guī)律必要的基礎(chǔ)。觀察和實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，

引起學(xué)生的興趣，具有不可代替的作用。

一、認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要意義和改革方向

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和細(xì)致敏銳的觀察力，分析對(duì)比，判斷推理，歸納總結(jié)的邏輯思維能力等，能使學(xué)生的智力和能力得到綜合培養(yǎng)和發(fā)展，在實(shí)施以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為核心的素質(zhì)教育中有著獨(dú)特的，不可代替的作用。新的全日制普通高級(jí)中學(xué)物理教學(xué)大綱再一次強(qiáng)調(diào)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要意義，從教學(xué)中應(yīng)注意的問題，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)技能，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和考核等方面提出了一些新的要求。大綱中必修課程增加了實(shí)驗(yàn)的比例，規(guī)定了79個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)15課時(shí)，占總課時(shí)的9.5 %。必修和限選課程大綱中，演示實(shí)驗(yàn)有101個(gè)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)35課時(shí)，占總課時(shí)的11.4%。學(xué)生實(shí)驗(yàn)從內(nèi)容上也做了一下調(diào)整：① 新增了一些與生活，科技方面的聯(lián)系及微觀層次的實(shí)驗(yàn)，如用油膜法估測(cè)分子的大小，傳感器的簡(jiǎn)單使用，研究電動(dòng)玩具中電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化等實(shí)驗(yàn)。② 恢復(fù)了一些好的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，如用描跡法畫電場(chǎng)中的等勢(shì)線，用雙縫干涉測(cè)光波的波長(zhǎng)，用插針法測(cè)定玻璃的折射率。③改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器，例如，“用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件”替換了原來的練習(xí)使用多用電表的實(shí)驗(yàn)，同樣也能達(dá)到練習(xí)使用多用電表的目的，但增強(qiáng)了學(xué)生的主動(dòng)性和實(shí)驗(yàn)的探索性。

二、明確教學(xué)目標(biāo)，重視實(shí)驗(yàn)基本技能的培養(yǎng)

新大綱要求要加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，規(guī)定了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊?。提出“明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，理解?shí)驗(yàn)原理和方法，學(xué)會(huì)正確使用儀器進(jìn)行觀察分析測(cè)量，會(huì)控制實(shí)驗(yàn)條件和排除實(shí)驗(yàn)故障，會(huì)分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得到正確結(jié)論，了解誤差和有效數(shù)字的概念，會(huì)獨(dú)立的寫出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)報(bào)告”。對(duì)高中使用的基本儀器，提出了兩種要求：一種要求能獨(dú)立正確使用，例如游標(biāo)卡尺；一種要求在教師的指導(dǎo)下練習(xí)使用，例如示波器。為了提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，教師要根?jù)教學(xué)大綱和教材，將每個(gè)實(shí)驗(yàn)認(rèn)真分析后，確定每個(gè)實(shí)驗(yàn)要著重培養(yǎng)學(xué)生的那些方面的能力。在學(xué)生做此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)使他們理解控制實(shí)驗(yàn)條件探索物理規(guī)律的思想方法，指導(dǎo)學(xué)生手腦并用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，強(qiáng)化圖像處理的技能訓(xùn)練，并學(xué)習(xí)排除簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)故障。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，既要考慮給學(xué)生以更多的鍛煉機(jī)會(huì)，又要遵循循序漸進(jìn)的原則。例如，通過演示實(shí)驗(yàn)給學(xué)生技能示范，再讓學(xué)生自己練習(xí)操作，經(jīng)過一定的訓(xùn)練以后，再提出一些新的小型課題，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)技能和方法的遷移。又如，開始的一些實(shí)驗(yàn)，教材中給出實(shí)驗(yàn)步驟和報(bào)告示范，以后逐步的空出一些操作步驟乃至實(shí)驗(yàn)過程的某一階段，留給學(xué)生去設(shè)計(jì)，逐步要求學(xué)生學(xué)會(huì)寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師不要去使用那些過多剝奪學(xué)生鍛煉機(jī)會(huì)的實(shí)驗(yàn)手

冊(cè)。

三、發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，培養(yǎng)學(xué)生基本操作能力

1.悉心教導(dǎo)，注重養(yǎng)成性階段的培養(yǎng)。學(xué)生對(duì)于新鮮事物往往表現(xiàn)出濃厚的興趣，教師因勢(shì)利導(dǎo)，利用興趣啟動(dòng)知識(shí)和能力的培養(yǎng)程序，并賦予實(shí)質(zhì)內(nèi)容。如實(shí)驗(yàn)的要求，實(shí)驗(yàn)室規(guī)則，實(shí)驗(yàn)的基本操作等，教師應(yīng)向?qū)W生提出嚴(yán)格的要求，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，規(guī)范，認(rèn)真的操作程序。

2.及時(shí)引導(dǎo)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)觀察，分析能力。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察分析室實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾w現(xiàn)。學(xué)生良好的觀察心里品質(zhì)和觀察分析能力是在實(shí)驗(yàn)過程中，通過針對(duì)性的培養(yǎng)逐步形成的。教師在演示實(shí)驗(yàn)或指導(dǎo)示范性學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，就要利用規(guī)范的操作，簡(jiǎn)潔恰當(dāng)?shù)卣Z(yǔ)言，文字，和圖示，準(zhǔn)確的展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)生在觀察時(shí)達(dá)到心明（目的明確），眼亮（主要步驟和現(xiàn)象）。

3.精心指導(dǎo)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)技能熟練化。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心內(nèi)容是學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的形成和提高。新教材在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編選方面，做了較大的調(diào)整，重點(diǎn)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)分布更為合理，基本操作和典型實(shí)驗(yàn)，技能實(shí)驗(yàn)和知識(shí)鞏固性實(shí)驗(yàn)，課后家庭小實(shí)驗(yàn)互為補(bǔ)充。對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，教師要不怕麻煩，細(xì)心準(zhǔn)備，給學(xué)生創(chuàng)造充分的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)。在學(xué)生“大顯身手”的時(shí)候，教師要密切關(guān)注，做的防微果斷，糾誤及時(shí)，指導(dǎo)具體。

4.當(dāng)好編導(dǎo)，啟迪創(chuàng)新意識(shí)形成。恩格斯說：“單憑觀察所得的經(jīng)驗(yàn)，是決不能充分證明必然性的”。創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的最佳結(jié)合點(diǎn)就是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力，教材重編選了大量的實(shí)驗(yàn)習(xí)題，讓學(xué)生在已有的實(shí)驗(yàn)知識(shí)基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)技能的升華――創(chuàng)新，自我完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)實(shí)施和實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。教師對(duì)此應(yīng)高度重視，且不可當(dāng)一般習(xí)題簡(jiǎn)單了事。我們的做法是備課組對(duì)本學(xué)年的實(shí)驗(yàn)習(xí)題教學(xué)安排做出具體實(shí)施指導(dǎo)，或分散穿插到相應(yīng)的章節(jié)的復(fù)習(xí)中，或集中時(shí)間搞專題活動(dòng)。

四、正確指導(dǎo)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。在當(dāng)今的許多實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生所作的工作是很少的：題目是由教材定的，結(jié)論多是已知的，方案是教材或教師決定的，甚至步驟也被那些實(shí)驗(yàn)冊(cè)陳述的一清二楚。學(xué)生只是按部就班的操作，讀數(shù)和記錄。這和真正的解決實(shí)際問題的模式有很大的差距，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。當(dāng)然，教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)有一定的區(qū)別，不可能把所有的教學(xué)實(shí)驗(yàn)都改為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的模式。但是，應(yīng)當(dāng)在指導(dǎo)思想上確立學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體地位，可選擇一些“開口式”的題目，即方案和答案不是唯一的題目。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理，通過變換問題的結(jié)構(gòu)，已知條件，變換提問角度和論證形式，從不同角度，不同方法僅此全方位的思考和提示，使學(xué)生有被動(dòng)做實(shí)驗(yàn)變?yōu)橹鲃?dòng)作實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约敖鉀Q問題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1.從實(shí)驗(yàn)器材入手，進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)。列出的器材或多或少，讓學(xué)生自己選用并完成實(shí)驗(yàn)。如給出干電池、學(xué)生電源、電鍵、電橋、導(dǎo)線、安培表、伏特表、靈敏電流計(jì)、變阻箱、定值電阻等器材，要求選用合適的器材，測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。這種做法，更具有靈活性和探索性，能使學(xué)生全程投入，用腦思考，有利于學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高。

2.列出一定數(shù)量和類別的器材，要求學(xué)生充分發(fā)揮器材的作用，盡可能多做幾組實(shí)驗(yàn)，寫出原理和步驟。例如在上面給出的器材中，學(xué)生就可以完成很多組實(shí)驗(yàn)，包括測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，測(cè)定導(dǎo)線的電阻率，改裝電表等。

3.采用多種實(shí)驗(yàn)方法，活躍學(xué)生思維。教材中安排的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)都只有一種方法，從器材到實(shí)驗(yàn)步驟及表格設(shè)計(jì)，教材都有一定的模式，這樣不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。給出一個(gè)實(shí)驗(yàn)題目，要求學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)和已有的器材，自己設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方案，寫出實(shí)驗(yàn)方法和步驟，并對(duì)每一種實(shí)驗(yàn)方案和步驟進(jìn)行總結(jié)和比較，這樣既活躍了學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)了創(chuàng)新精神，又使學(xué)生的應(yīng)變能力分析能力得到訓(xùn)練和發(fā)揮。如“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，課本介紹的是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來完成這一實(shí)驗(yàn)，如果要求學(xué)生用多種方法，學(xué)生會(huì)想到類似的方法，用電火花計(jì)時(shí)器也能完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生這種主動(dòng)的提出見解，然后用實(shí)驗(yàn)解決問題的過程，就是創(chuàng)造性能力培養(yǎng)的過程。

在必修和限選課程中設(shè)置課題研究，實(shí)驗(yàn)研究是其中的部分內(nèi)容。可以選擇一些小型的設(shè)計(jì)性，研究性的實(shí)驗(yàn)，課題的內(nèi)容應(yīng)注意聯(lián)系生活，聯(lián)系技術(shù)和社會(huì)問題等。如：①采用原理性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。如測(cè)量形狀不規(guī)則的固體的密度，只要求學(xué)生在原理上給出實(shí)驗(yàn)方法，步驟，所需儀器，必要的公式。這種原理性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通常是一些測(cè)量實(shí)驗(yàn)或規(guī)律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，因此，方法很多，每個(gè)學(xué)生可以各盡所能，充分發(fā)揮自己的想象和創(chuàng)造能力。②實(shí)際操作性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。如有刻度尺測(cè)量一個(gè)形狀不規(guī)則的物體的質(zhì)量，可要求學(xué)生用已知的知識(shí)來重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不僅要求學(xué)生在一定的條件下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，寫出原理，步驟，方法以及需要的儀器，還要實(shí)際操作，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可行性，以便進(jìn)一步修改，使設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)更完美。