淺談物理學科探索性實驗與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

黃啟芬

一個民族的真正偉大在于根植它的創(chuàng)造與創(chuàng)新精神，這是人類社會迄今所能找到的對社會進步和發(fā)展的原因所做出的一個最有效的解釋，創(chuàng)新一向被視為是人類本質(zhì)的最高體現(xiàn)，是社會發(fā)展的永恒動力。創(chuàng)新是時代的要求，是當代中學生必備的素質(zhì)，而學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是與課堂教學是相輔相成的。

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，實驗教學是物理教學的重點。初中物理課堂演示實驗可分為驗證性實驗和探索性實驗，其中大部分是驗證性實驗。驗證性實驗只是對知識的正確與否加以驗證，從而鞏固和加深學生對基本規(guī)律和基本原理的認識，但無法培養(yǎng)學生學習物理的科學方法和科學態(tài)度，也不利于提高學生主動探索物理規(guī)律的能力；而探索性實驗對培養(yǎng)學生思維能力、創(chuàng)造能力、自學能力、觀察實驗?zāi)芰敖鉀Q實際問題的能力有獨到的作用。正如愛因斯坦所說：“對真理的探索比占有更加寶貴”。因此，在物理教學中可把一些驗證性的實驗變?yōu)樘剿餍缘膶嶒?。在實驗教學中，要盡量再現(xiàn)實驗的設(shè)計過程，多讓學生想想：“為什么要這樣做？”“換種方法行不行？”以此滲透物理思想，啟迪學生思路。那么如何在探索性物理實驗教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，突出以學生發(fā)展為本，使學生發(fā)展性學力和創(chuàng)新性學力不斷得到培養(yǎng)，這是當前擺在我們的一個急迫任務(wù)。為此，本文就初中物理探索性實驗教學中如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力作如下探討：

一、巧用實驗激趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

為了學生有更多的動手機會，強化學生的感性認識，培養(yǎng)學生的實際操作能力和細致的觀察能力，把部分教師演示實驗和課外小實驗改為學生課堂實驗，增加學生自己動手的機會。把課本中一些原理和方法比較簡單、儀器易取易讀的演示實驗改為課堂上實驗是比較有效的方法。

把部分驗證性實驗改為探索性實驗，培養(yǎng)學生勇于探索、敢于實踐和善于創(chuàng)新的精神，即探求科學的精神。驗證性實驗一般是在對研究對象有了一定認識之后，根據(jù)已知的理論，對一些現(xiàn)象過程的存在、原因或規(guī)律檢驗其是否正確而設(shè)計的實驗，它在實驗?zāi)康摹⒎椒?、原理方面起到了示范性作用，但不利于?chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)。如八年級“滑輪”這一節(jié)，我把課堂“演示實驗”改為“學生探索性實驗”的全過程。

（一）鋪墊、準備

（1）復習杠桿知識，引出并板書課題：滑輪。

（2）要求學生自學教材的前兩個自然段，與此同時以每4人為一組分發(fā)下列實驗器材：滑輪、彈簧秤、鉤碼、鐵架臺、白色細線、直尺。

（3）要求學生觀察滑輪的結(jié)構(gòu)。

（4）提問：滑輪的結(jié)構(gòu)有什么特點？

（5）板書：滑輪的結(jié)構(gòu)特點。

（二）“學生探索性實驗”之一：研究定滑輪

（1）要把滑輪作定滑輪使用，并用細線固定在鐵架臺上。

（2）分別按照書本圖8-14、8-16、8-17連接滑輪，然后進行實驗。

（3）記錄數(shù)據(jù)，分析得出結(jié)論完成一節(jié)課教學。這樣通過探究實驗興趣高漲，積極參與，學生把滑輪的特點掌握得深透。通過演示實驗進行創(chuàng)新設(shè)計，讓學生充分動腦、動手，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維和意識。

二、立足課堂，激發(fā)學生創(chuàng)新的求知欲望

1.為學生提供各種動手實踐的條件，在實踐中學習、創(chuàng)新

在物理實驗教學中，根據(jù)實驗?zāi)康募霸?，讓學生自行設(shè)計實驗方案，從不同角度、不同途徑去設(shè)想、探索多種方案，優(yōu)化最佳方案，使問題圓滿解決。它是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的重要途徑，可以避免教師、教材對學生思維的壓抑，避免無意識地將學生的思維納入某一特定模式，有利于開拓學生的思路，使學生處于主動思維的狀態(tài)，從而培養(yǎng)學生勇于探索、勇于創(chuàng)新的精神。在教學中，應(yīng)鼓勵學生猜想，不輕易否定，就是對學生錯誤的猜想也不要簡單地給予批評，要培養(yǎng)學生廣泛的探究興趣、強烈的創(chuàng)新動機和自信心。

2.調(diào)動學生積極思維，鼓勵學生敢于思考和探索

物理實驗生動、鮮明，既能提高學生的學習興趣，又能提高學生的觀察能力。帶著好奇心觀察實驗，這是大部分學生的心理，怎樣才能把學生的好奇引導到探究物理現(xiàn)象、提高創(chuàng)新思維能力上來，這是值得研究的，演示實驗的創(chuàng)新，應(yīng)主要突出實驗的過程教學，因為過程教學是物理現(xiàn)象和實驗結(jié)論之間的紐帶，只有搞清楚過程，才有得出正確結(jié)論的基礎(chǔ)。在實驗中，重視過程，留出一定空間讓學生進行思考，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的一個重要方面。

三、創(chuàng)導自行科學探究，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

我們在實踐中總結(jié)出了“指導探究、評價總結(jié)”的兩環(huán)節(jié)課堂教學模式，在引導學生自行探究科學的活動過程中培養(yǎng)其創(chuàng)新能力方面作了一些初步嘗試。

1.指導探究，豐富感知

實踐、探索的過程是創(chuàng)新的過程。要讓學生去創(chuàng)新，就必須放手讓他們自己實踐，勇于探索。如何保證學生能夠圍繞中心問題進行實踐、探索呢？在于教師提供有結(jié)構(gòu)的材料。所謂有結(jié)構(gòu)的材料，是指這些材料在使用時能揭示自然現(xiàn)象間的某種關(guān)系。如《物體的熱脹冷縮》教學中，我給學生提供這些實驗材料：燒瓶、帶直（彎）玻璃管的膠塞，紅墨水、肥皂水、滴管、毛巾、軟塑料瓶、瓶蓋、汽球、飲料盒、膠帶、水槽、熱水、冷水。讓學生熟悉這些材料后，根據(jù)思考提綱自行設(shè)計實驗方案。

2.評價總結(jié)，歸納達標

通過前一個環(huán)節(jié)的活動，學生得到了信息與思維的結(jié)果，教師對小組和個體的整個學習活動進行鼓勵性評價，使學生體驗成功的喜悅，將假說上升到結(jié)論、規(guī)律。如《物體的熱脹冷縮》中這樣設(shè)計：“剛才同學們和老師的實驗都成功了，說明我們只要掌握了設(shè)計實驗的要領(lǐng)，都能設(shè)計出成功的實驗。通過這些成功的實驗，我們發(fā)現(xiàn)了什么？

四、增強科學素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力的反思和認識

如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新品質(zhì)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，成為當今素質(zhì)教育的核心。物理學作為自然科學中最重要、最廣泛的一門學科，更容易找到與創(chuàng)新教育的結(jié)合點。那么，在初中物理教學中，怎樣把物理教學與創(chuàng)新更好地結(jié)合，培養(yǎng)出適應(yīng)時代需要的人才呢？

1.教學中滲透科學家的故事，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新興趣、創(chuàng)新情感和創(chuàng)新意識等創(chuàng)新品質(zhì)

教師在講授物理知識的時候，同時再現(xiàn)知識產(chǎn)生的社會、文化、歷史背景和物理學家們?yōu)楂@取物理知識所作出的真實而令人興奮的探索歷程，有利于提高學生的創(chuàng)新品質(zhì)。物理學作為一個完整的科學知識體系，含有靜態(tài)知識體系──科學規(guī)律、成果；動態(tài)知識體系──科學研究的過程。前者給人以知識，而后者給人以創(chuàng)新的智慧。

2.對學生“授之以漁”，使之掌握科學的研究方法和創(chuàng)新思維能力

引導學生把物理學的一些研究方法和創(chuàng)新思維相結(jié)合。早在伽利略時代就已形成了把科學實驗、數(shù)學推理和邏輯思維有機而巧妙地相結(jié)合的物理學研究方法。這一方法是符合辯證唯物論和認識論原理的，因而也符合創(chuàng)新的一般原理。比如在學習測量時，先給大家講了一個例子：一個科學家走進工廠，拿起一個燈泡問身邊的大學生燈泡體積怎么算？大學生立即動手并運用復雜的數(shù)學知識開始計算燈泡的體積?？茖W家見狀說，不用這么復雜，給我一個盛水的容器就可以了。實際上燈泡排開水的體積就是燈泡的體積，這里科學家用的就是創(chuàng)新性思維。再如在“歐姆定律”一節(jié)的教學中，筆者將這個驗證性實驗變?yōu)樘剿餍詫嶒?。其研究方法：①邊學邊做實驗：首先讓學生按照自己設(shè)計好的實驗方案做實驗，使學生從實驗中初步認識導體中的電流I與電壓U、電阻R的關(guān)系獲得感知。②探索知識：指導學生對問題進行具體研究，處理實驗數(shù)據(jù)、列表、畫出I-U、I-R的圖象。③歸納總結(jié)：師生共同分析、歸納、總結(jié)出歐姆定律。這樣，讓學生用實驗探索研究物理知識，學生由學知識變?yōu)橹鲃犹剿髯匀灰?guī)律，對知識學得更扎實更牢固，同時使學生受到科學方法的熏陶。

總之，創(chuàng)新是知識經(jīng)濟和網(wǎng)絡(luò)時代對人才培養(yǎng)的客觀要求。正如江澤民同志所言，創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力。二十一世紀綜合國力國力的競爭就是人才和不斷創(chuàng)新的科技的競爭，學校是知識創(chuàng)新、傳播和應(yīng)用的主要基地，也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才的搖籃。而作為初中物理教師，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力更賦予義不容辭的責任，畢竟初中的學生處于思維最為敏捷的時候，可塑性很強。在物理實驗教學中，多給學生開展探索性實驗，給學生設(shè)疑，讓學生在實驗中解惑，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題的能力，從而通過實驗在不斷探索中提高學生的學習效率，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。