注重實驗設(shè)計 激發(fā)創(chuàng)新思維

馬婷婷

中學(xué)物理是一門實驗性學(xué)科，實驗?zāi)芰κ菍W(xué)生綜合能力中一個重要的組成部分。實踐證明，實驗設(shè)計是物理教學(xué)中的重點和解決問題的重要方法，提高實驗設(shè)計能力是培養(yǎng)學(xué)生良好學(xué)習(xí)品質(zhì)、提高物理教學(xué)效率、激發(fā)創(chuàng)新思維的有效途徑。

一、創(chuàng)設(shè)鏈接實驗，激發(fā)學(xué)生類比、演繹思維能力

人認識事物總是從簡單到復(fù)雜，從感性到理性，形成概念和規(guī)律后，結(jié)合實驗設(shè)計將知識應(yīng)用到實踐中，現(xiàn)行教材《力和運動》部分就在教學(xué)過程中體現(xiàn)了這一思維過程。

當學(xué)生學(xué)過牛頓第一定律和二力平衡條件后，通過老師的演示和講解形成了一些規(guī)律性認識：即物體不受力或受平衡力時，物體的運動狀態(tài)是靜止或勻速直線運動；反過來，物體保持靜止或勻速直線運動時受平衡力或不受力，應(yīng)該說學(xué)生已形成了這方面的理論。但當遇到一些實際問題，如一人用F牛的力將一重為G牛的物體按在豎直墻壁上靜止不動，問物體受到的摩擦力是多少？方向如何？當物體勻速下滑，物體受到的摩擦力是多少？方向如何？提出問題后讓學(xué)生分組展示實驗，小組內(nèi)分析、討論、概括出結(jié)論，加深了物體受力情況和物體運動狀態(tài)的理解。在此基礎(chǔ)上將知識拓展，如一人用手握一重為G牛的瓶子，保持瓶子靜止，問瓶子受到的摩擦力有多大？方向如何？教師在引導(dǎo)、巡視過程中，激勵學(xué)生類比思維，全體學(xué)生互相激勵、啟發(fā)、引導(dǎo)完成操作和交流，這樣將學(xué)習(xí)中一個易于搞錯的問題，通過鏈接實驗，順利完成了教學(xué)要求。

二、創(chuàng)設(shè)解題環(huán)境，激發(fā)學(xué)生思維變通能力

學(xué)生在學(xué)習(xí)了歐姆定律，串、并聯(lián)電路的特點，測量小燈泡的電阻后，為了加深對這些內(nèi)容的理解，拓展學(xué)生的知識面，訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，我設(shè)計了以下幾個實驗題目。開始時，給學(xué)生出一較基本的題目，現(xiàn)有下列器材：電源、開關(guān)、導(dǎo)線、定值電阻R0，電壓表，問如何測出一待測電阻Rx，要求提出簡要設(shè)計方案，畫出電路圖，并寫出必要的步驟。并且允許討論，小組交流，學(xué)生很快進入角色，對于前面所學(xué)知識不太透徹的學(xué)生，積極翻閱課本等基本資料，復(fù)習(xí)前面所學(xué)知識，分析伏安法測電阻與本題的相同點和不同點，思考如何利用定值電阻等問題，學(xué)生充滿探究熱情，并根據(jù)自己的設(shè)計進行操作實驗，在幾分鐘的時間內(nèi)，有一部分學(xué)生提出自己的設(shè)計方案，老師將每一個方案分類寫在黑板上，并集體討論取舍，最后明確方法。

接著，我改變一下題目，將已知條件中的電壓表改為電流表，其他條件不變的情況下，如何測出Rx的值？引導(dǎo)學(xué)生利用前面的思考方法，學(xué)生分組討論，通過思維遷移，大部分學(xué)生能較快得出結(jié)論。

在此基礎(chǔ)上，由于學(xué)生已經(jīng)了解了滑動變阻器的原理和使用方法，再提出將上面條件中的R0改為0～10歐的滑動變阻器，如何測出待測電阻Rx的值這一問題，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生在以上兩個問題的基礎(chǔ)上，通過思維變通，順利得到解決。

教師創(chuàng)設(shè)解題環(huán)境，能激發(fā)學(xué)生的思維變通，培養(yǎng)了創(chuàng)造性思維，同時也提高了學(xué)生運用物理知識解決實際問題的能力。

三、創(chuàng)設(shè)操作實驗環(huán)境，培養(yǎng)操作能力

在平常的教學(xué)實踐中，演示實驗和操作實驗主要是在新授課教學(xué)中使用，而在其他教學(xué)中一般不再做實驗，造成一些題目老師講解起來比較費勁，學(xué)生也不易理解。如果遇到這些問題適時結(jié)合實驗，解決起來比較方便，能夠達到事半功倍的效果。如先將彈簧測力計掛在天花板上，用F牛的拉力拉彈簧測力計，示數(shù)當然是F牛，接著一人左右兩手分別用F1牛的拉力拉一彈簧測力計，問彈簧測力計的示數(shù)是多少？遇到這樣的問題，結(jié)合演示實驗，比單獨講解要容易得多，而后進行理論分析，學(xué)生將理論與實驗相結(jié)合，理解起來較容易。

又如，將一上下底面積大小不同的密閉容器裝有部分水，倒正放置，問水對容器底部的壓強和壓力如何變化？容器對桌面的壓力和壓強如何變化？設(shè)計水對容器底部壓強和壓力的實驗時，由于液體壓強與液體深度有關(guān)的概念，學(xué)生已理解，解決起來比較容易。對于容器對桌面的壓強的實驗設(shè)計，設(shè)計時，在容器下放一海棉，易于觀察容器對桌面的壓強，對于壓力學(xué)生易于理解。通過實驗，問題順利得到解決。

因此，除了新課教學(xué)中充分利用演示實驗和操作實驗外，在復(fù)習(xí)課等其他課型中適時創(chuàng)設(shè)操作實驗環(huán)境，能幫助學(xué)生解決實際問題，同時培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，激發(fā)創(chuàng)新思維。

四、創(chuàng)設(shè)電教情景，激發(fā)學(xué)生的觀察、想象能力

由于教學(xué)中多媒體、網(wǎng)絡(luò)等電教手段的廣泛應(yīng)用，物理教學(xué)必須經(jīng)常利用這些現(xiàn)代化教學(xué)手段，增加課堂容量，拓展學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維?，F(xiàn)在多媒體和網(wǎng)絡(luò)中有大量的現(xiàn)行初中物理教材中的課件，形象逼真，能提高學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的靈感，培養(yǎng)學(xué)生的想象能力。一些教學(xué)輔助材料中也有不少教學(xué)片段光盤，如測定大氣壓所支撐水柱高度的實驗，操作起來不容易，但通過觀察光盤，就會使學(xué)生耳目一新，且省時省力，能達到較好的教學(xué)效果。

總之，教師在平時的實驗教學(xué)過程中，從點滴做起，不僅要重視教材上的學(xué)生實驗，還要對學(xué)生實驗進行多角度、全方位的分析討論，對某些實驗進行改進、變換、重新設(shè)計新的實驗方案等，在此基礎(chǔ)上對學(xué)生加強訓(xùn)練交流，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計興趣。最終必將從本質(zhì)上提高學(xué)生的物理實驗設(shè)計能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，對學(xué)生終身有益。