激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，從課堂開始

戴偉東

創(chuàng)新是人類社會長期發(fā)展的原動力，在全球化和知識經(jīng)濟(jì)的大背景下，一個國家或地區(qū)的創(chuàng)新能力往往決定其國際競爭力，只有新技術(shù)不斷被創(chuàng)造出來才能提高一個國家和地區(qū)的國際競爭能力。隨著以創(chuàng)新為核心的知識經(jīng)濟(jì)時代的到來，創(chuàng)新教育在全球受到前所未有的高度重視，而創(chuàng)新教育，關(guān)鍵是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，那么如何把創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有效地落實在中學(xué)物理教學(xué)中去呢？

在現(xiàn)有教育教學(xué)模式中，出于社會整體對教育的認(rèn)識、學(xué)校的客觀條件、教師的教學(xué)觀、學(xué)生觀等因素的影響，在很多學(xué)校物理的教學(xué)環(huán)節(jié)中，實驗，公認(rèn)是最薄弱的環(huán)節(jié)。特別在條件較差的農(nóng)村學(xué)校，“實驗”基本上是一個名詞。很多教師出于考試的需要，都或多或少的存在著這樣的思想：“做實驗不如講實驗”，即使有時也做了實驗，但老師在課堂上講實驗的時間往往比學(xué)生動手做實驗的時間還多，基本上學(xué)生是在聽實驗，看實驗，最多無非也是根據(jù)課本和老師已設(shè)計好的步驟“照章辦事”，這就大大地束縛了學(xué)生的創(chuàng)新思維和對實驗的興趣，久而久之則學(xué)生的動手能力就變得相當(dāng)?shù)牟睿行W(xué)生一談“實驗”就色變，根本不能發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的“主體”地位，更談不上怎樣去提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、設(shè)計能力了。

如何激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的“主體”地位，培養(yǎng)他們的物理思想、科學(xué)素養(yǎng)、乃至于創(chuàng)新能力，關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)變觀念，真正把推進(jìn)新課程改革落實在教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，全方位提高他們的創(chuàng)新能力，使他們成為一名具有創(chuàng)新能力、有競爭能力的勞動者。在現(xiàn)有的條件下，如何提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實驗設(shè)計能力，是擺在中學(xué)物理教師面前的一個重要課題，現(xiàn)我就根據(jù)自己積累的一些經(jīng)驗來談?wù)勎以谂囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的做法。

1 在物理教學(xué)中持之以恒地滲透各種儀器的設(shè)計思想和實驗原理

中學(xué)階段，實驗器材大都比較簡單、直觀，在平時的教學(xué)中有意識地引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗器材，把這些實驗儀器的設(shè)計思想，設(shè)計技巧和構(gòu)思介紹給學(xué)生，以引起他們的興趣，激發(fā)他們的求知欲和動手設(shè)計的能力。通過觀察、動手、實驗，使學(xué)生一目了然，一切盡在不言中，應(yīng)用起來得心應(yīng)手、準(zhǔn)確、靈活。對常用的物理儀器要熟練使用，這是實驗的基礎(chǔ)，是實驗的工具，熟練地應(yīng)用是提高創(chuàng)新能力的前提。常見的實驗儀器有十三種，這十三種儀器是刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點計時器、彈簧稱、溫度計、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等。對這些常見實驗器材的原理一個一個地講，一個一個地用，不僅會用，而且還能熟練地使用。在這里，建議不管條件如何的學(xué)校都要開放實驗室，以便于學(xué)生自由自在的觀察，千萬不要怕?lián)p壞儀器。

如：對于溫度計，讓學(xué)生觀察它的構(gòu)造、然后講解它的設(shè)計原理：把玻璃泡內(nèi)部液體溫度的變化而出現(xiàn)的熱脹冷縮通過很細(xì)的玻璃管顯示出來，然后讓學(xué)生自己到處去擺弄，當(dāng)學(xué)生熟練掌握溫度計原理后，他們甚至可以設(shè)計出各種各樣且精度相當(dāng)高的溫度計，筆者就曾經(jīng)專門開過一堂這樣的觀摩課：學(xué)生利用現(xiàn)有的飲料瓶、吸管和空氣等隨處可得的日常用品制造了各種各樣的溫度計。又如：利用液體壓強計研究液體內(nèi)部壓強時，讓學(xué)生觀察壓強計，然后讓他們隨便操作，讓他們自己分析壓強計的工作原理：通過探頭，把液體內(nèi)部壓強的變化通過U型管兩端的液面差反應(yīng)出來，學(xué)生根據(jù)這些簡單的原理甚至設(shè)計出簡易的聽筒。又如天平的使用，筆者也是搬一些托盤天平去讓他們自己觀察、自己動手，這樣通過觀察和動手，學(xué)生就很容易掌握天平橫梁的調(diào)節(jié)方法和應(yīng)用，通過指導(dǎo)，學(xué)生又學(xué)會了平衡情況可以通過支點的設(shè)計和指針的偏轉(zhuǎn)在分度盤上放大出來，這樣，學(xué)生通過動手可以制造出靈敏度很高的天平。

可見，通過有意識地引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗器材，可使學(xué)生較容易地掌握實驗器材的應(yīng)用方法，通過分析其設(shè)計的技巧和設(shè)計的構(gòu)思，可激發(fā)學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力。

2 根據(jù)教學(xué)的需要發(fā)動學(xué)生自制教具，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

在教學(xué)中根據(jù)課程的需要自制一些教具，并示范教具制作的過程和原理給學(xué)生，啟發(fā)他們的設(shè)計欲望，這是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的一種好方法。簡單的材料再配上一定的物理知識，就能制造出一定的實驗器材，對學(xué)生很有啟發(fā)作用。例如：中學(xué)物理實驗中有一個小實驗是讓學(xué)生自己想辦法測細(xì)金屬絲的直徑，一般做法是：把細(xì)金屬線在鉛筆上緊密排繞若干圈，測出這個線圈的總長度，然后把總長度除以匝數(shù)即為其直徑。學(xué)生分組做這個實驗時，得出的數(shù)據(jù)往往不盡相同甚至有些組相差很大，究其原因：①學(xué)生在繞線圈時，往往很難做到“緊密排繞”，即使能緊密排繞了，在測線圈長度時，往往線圈變松或套圈，這樣就影響了測量線圈長度的準(zhǔn)確性。②學(xué)生在確認(rèn)第一圈或最后一圈時，又常常確認(rèn)不準(zhǔn)致使匝數(shù)算錯，故有以上差異。針對以上情況，我就在課后作業(yè)中布置學(xué)生想辦法對實驗進(jìn)行改造，盡量設(shè)計出更準(zhǔn)確、更合理的實驗器材。結(jié)果就有學(xué)生自制了一種“測徑器”，它能很好地解決以上實驗存在的問題，這個設(shè)計在后來參加創(chuàng)新發(fā)明比賽中獲市二等獎。

具體做法是在均勻的圓柱體上自下而上均勻地刻上刻度，在“0”刻度位置鉆一個小孔，操作時，把金屬絲的一端插入小孔，然后把金絲沿圓柱體緊密排繞，（第一圈剛好從0刻度開始）讀出最后一圈在標(biāo)尺所對的刻度值，再把這個數(shù)值除以匝數(shù)，這樣所得的數(shù)值即為金屬絲的直徑。從上面這個實驗的改進(jìn)可看出它很好地解決了書本中實驗的兩點不足，大大地提高了測量的準(zhǔn)確程度。這樣學(xué)生既容易地掌握它的測量方法，同時又學(xué)到了設(shè)計思想，這樣就逐漸地培養(yǎng)了他們的設(shè)計能力。

3 探索實驗創(chuàng)新，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力

根據(jù)所學(xué)的物理知識，在教學(xué)中有目的地對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)，提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力。學(xué)習(xí)在于應(yīng)用，教學(xué)上可根據(jù)教材中提出的一些實際問題，組織和鼓勵學(xué)生構(gòu)思各種方案，挖掘他們的探索思想和獨創(chuàng)意識來解決實際問題。

如：在光的反射這章里，有選讀材料：球面鏡。關(guān)于凸面鏡，教材介紹了汽車的觀后鏡。當(dāng)時就有一些學(xué)生想到這么一個問題：現(xiàn)在交通工具這么多，路況又這么復(fù)雜，能不能把凸鏡也應(yīng)用在騎自行車過程中，提高騎車的安全系數(shù)呢？這時我就充分肯定他們的設(shè)想，并鼓勵他們進(jìn)行設(shè)計活動，經(jīng)指導(dǎo)最后設(shè)計了一種具有實用價值的帽子：在旅游帽前面加裝一面小小的凸鏡就可達(dá)到這樣的效果，既實用又美觀。

又如在《聲音的發(fā)生與傳播》這一節(jié)教材中，關(guān)于聲音是怎樣發(fā)生的，書本是通過演示實驗來說明的。具體是：用懸掛的小球去靠近正在發(fā)聲的音叉，發(fā)現(xiàn)小球被彈開，以此說明：正在發(fā)聲的物體在振動。這個實驗往往比較不直觀，坐在比較后面的學(xué)生看不清楚，原因是小球被彈開的幅度不大。這時，我適時地提出問題：能不能對這個實驗進(jìn)行改進(jìn)？或有更好的實驗來說明發(fā)聲的物體在振動？這時學(xué)生的設(shè)計能力就在這里受到激發(fā)，紛紛想出各種方法。就有一名學(xué)生通過自己平常玩過的紙盆喇叭的發(fā)聲現(xiàn)象來直觀的說明發(fā)聲的物體在振動。這個實驗經(jīng)指導(dǎo)改進(jìn)后成了一個演示實驗：拿一個“8Ω、2W”的紙盆喇叭，把一些泡沫小顆粒放在紙盆上，用一節(jié)干電池給紙盆喇叭試觸供電，可明顯觀察到紙盆喇叭在發(fā)聲的同時，把泡沫彈起。這個實驗有力地說明了：正在發(fā)聲的物體在振動，并且同時可看到：振動停止，發(fā)聲停止。[也可以用較低壓低頻的交流電供電（如2V），或?qū)ｉT的音頻信號輸入，效果更明顯]

從以上教學(xué)實踐的事例可以看出，在教學(xué)中有目的地培養(yǎng)學(xué)生的實驗創(chuàng)新能力、應(yīng)用設(shè)計能力，可使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中對物理產(chǎn)生深厚興趣，并激發(fā)他們認(rèn)識探索科學(xué)的熱情，建立起物理的思想。同時，把學(xué)到的知識再應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中，體現(xiàn)了科學(xué)與技術(shù)的統(tǒng)一，使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，受到探索和發(fā)明創(chuàng)造的教育，學(xué)生學(xué)到了“有用了物理”，實現(xiàn)了素質(zhì)的提高，對于提高他們的創(chuàng)新能力是相當(dāng)有用的。