物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要重視創(chuàng)新能力的漸進(jìn)培養(yǎng)

廣東省梅州市梅縣區(qū)華僑中學(xué) 潘柏奎

一、變演示實(shí)驗(yàn)為探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

教師應(yīng)認(rèn)真研究教材，根據(jù)學(xué)情，結(jié)合教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)有器材，確定實(shí)驗(yàn)方案，突出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，包括教具的改進(jìn)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過程的安排、問題的設(shè)置及解決的辦法等，盡可能將演示性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成探究性實(shí)驗(yàn)，漸進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。在教學(xué)中有意識地創(chuàng)設(shè)兩種方案加強(qiáng)探索訓(xùn)練。例如，在總電阻教學(xué)中創(chuàng)設(shè)了兩種探究方法：一是應(yīng)用實(shí)驗(yàn)歸納法探索電阻串聯(lián)。首先，教師要求學(xué)生根據(jù)歐姆定律設(shè)計(jì)一個(gè)電路，測量各個(gè)電阻的阻值，然后由學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，并從實(shí)驗(yàn)中歸納出結(jié)論：R串＝R1＋R2。接著，教師根據(jù)串聯(lián)電路中電流電壓的特點(diǎn)和歐姆定律，從理論上加以引導(dǎo)，也得出同樣的結(jié)果。這樣，在獲得關(guān)于串聯(lián)總電阻與分電阻關(guān)系的知識的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并掌握了實(shí)驗(yàn)歸納法，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的探究精神二是應(yīng)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法探索電阻并聯(lián)。在創(chuàng)設(shè)并聯(lián)電路的探究中，先由教師從理論上推導(dǎo)出：1/R并＝1/R1＋1/R2的關(guān)系，接著由學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路操作實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一關(guān)系。最后，由教師進(jìn)行總結(jié)，聯(lián)系電阻與導(dǎo)體截面積的關(guān)系對并聯(lián)電阻作出解釋。這樣，在獲得關(guān)于并聯(lián)電阻知識的同時(shí)，讓學(xué)生掌握了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法。

二、善用實(shí)驗(yàn)器材，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要鼓勵(lì)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)教材中存在問題，要敢于、善于質(zhì)疑原有實(shí)驗(yàn)，并在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不斷的優(yōu)化與創(chuàng)新，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備替代原有實(shí)驗(yàn)，完善設(shè)備不足或缺陷，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，目的是讓學(xué)生能掌握科學(xué)知識和科學(xué)方法，并養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，具有極其重要的意義。

高中物理教材中的實(shí)驗(yàn)有些地方可能比較抽象、與現(xiàn)實(shí)有偏差或者不科學(xué)。例如：高中物理粵教版選修3－2《第三章 P80頁第三節(jié)探究安培力》圖3－3－1所示的實(shí)驗(yàn)裝置在存問題：一是不易安裝，現(xiàn)象不明顯（只有1根金屬棒）；二是不科學(xué)：沒有保護(hù)電阻（電源直接與金屬棒，易損壞電源）；三是不完整：缺乏探究方法（電流大小、方向等）；四是動(dòng)態(tài)效果不明顯，穩(wěn)定性較差等。

指導(dǎo)學(xué)生制作了《安培力教學(xué)探究儀》，簡介如下。

1.儀器用途

自制《安培力教學(xué)創(chuàng)新探究儀》教具能探究：可供中學(xué)、大中專院校教育教學(xué)使用。探究；安培力F跟磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I、導(dǎo)線有效長度L及跟磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向和電流I方向夾角等因素有關(guān)？

2.儀器特點(diǎn)

該自制教具充分體現(xiàn)科學(xué)性、安全性、實(shí)用性、先進(jìn)性等科學(xué)性特點(diǎn)；動(dòng)態(tài)演示直觀、穩(wěn)定性好、可操作性強(qiáng)，有效地減少實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差；使安培力的教學(xué)實(shí)驗(yàn)形象化，模擬現(xiàn)象更為科學(xué)、生動(dòng)和有趣。

3.作品創(chuàng)新部分

①軌道+小車+線圈，替代帶鐵夾鐵架臺+導(dǎo)線（或線圈），增強(qiáng)穩(wěn)定性；②小車+線圈+電流表+電壓表+滑動(dòng)變阻器+學(xué)生電源，替代導(dǎo)線（或線圈）+電源等，體現(xiàn)了科學(xué)性和直觀性。

三、重視學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，漸進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

常規(guī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)主要形式是：理解實(shí)驗(yàn)原理、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果，基本上屬于繼承和接受前人的知識、技能。審視傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的確定性和排斥的可能性，這種教育熏陶，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)將起到潛移默化的作用。

例如，在學(xué)習(xí)人教版高一物理必修1第二章第四節(jié)《自由落體運(yùn)動(dòng)》時(shí)，引導(dǎo)古昌林同學(xué)制作了《新MX-2010型：自由落體運(yùn)動(dòng)演示器》。儀器簡介如下：

1.儀器用途

本儀器可供中學(xué)和大中專院校及職業(yè)學(xué)校物理教學(xué)演示和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)使用。

2.儀器主要貢獻(xiàn)

原課本實(shí)驗(yàn)中紙帶跟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦阻力和空氣阻力，實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差。本儀器實(shí)現(xiàn)了測量的自動(dòng)化、數(shù)字化，有效避免紙帶跟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力，因空氣阻力很小，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差幾乎為零，太太提高了實(shí)驗(yàn)的精確度。

3.實(shí)驗(yàn)原理

重物拖著紙帶豎直下落時(shí)，如果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶間阻力和空氣比重物的重力小很多，可近似認(rèn)為重物僅受重力作用下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)打出的紙帶能分析研究重物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，公式：

4.實(shí)驗(yàn)器材

專用計(jì)時(shí)器，電磁鐵，壓力傳感器，導(dǎo)線，學(xué)生電源(9-12v)，帶2個(gè)鐵夾的鐵架臺，毫米刻度尺，小鐵珠。

5.儀器創(chuàng)新部分

專用計(jì)時(shí)器：是儀器的核心，記錄小鐵珠自由下落的時(shí)間t，可精確到0.001秒。

電磁鐵：接通電源時(shí)被磁化，能吸引小鐵珠；斷開電源時(shí)去磁，小鐵珠作自由落體運(yùn)動(dòng)，專用計(jì)時(shí)器開始自動(dòng)計(jì)時(shí)。

壓力傳感器：當(dāng)小鐵珠自由下落觸及壓力傳感器時(shí)，專用計(jì)時(shí)器自動(dòng)停止計(jì)時(shí)。

6.實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖

7.《新MX-2010型：自由落體運(yùn)動(dòng)演示器》使用說明書。實(shí)驗(yàn)步驟如下。

（1）將2個(gè)鐵夾的安裝在豎直穩(wěn)固的水平鐵架臺上。

（2）檢查調(diào)整好的專用電磁鐵和專用壓力傳感器分別固定在2個(gè)鐵夾上，用專用接口導(dǎo)線接好專用計(jì)時(shí)器、專用電磁鐵、專用壓力傳感器，學(xué)生電源接9－12V。

（3）接通電源，儀器自動(dòng)處于復(fù)位待機(jī)狀態(tài)，電磁鐵通電工作，把小鐵珠放在電磁鐵上，按下啟動(dòng)開關(guān)，開關(guān)斷電，電磁鐵釋放小鐵珠，同時(shí)專用計(jì)時(shí)器開始自動(dòng)記錄小鐵珠的下落時(shí)間。當(dāng)小鐵珠掉到壓力傳感器上時(shí)，專用計(jì)時(shí)器記時(shí)自動(dòng)終止計(jì)時(shí)，會(huì)自動(dòng)顯示出小鐵珠的下落時(shí)間t；并用毫米刻度尺量出小鐵珠自由下落的高度h；把得到的數(shù)據(jù)填入下面的表格里。

（4）重復(fù)上述3做幾次。

8.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理

記錄次數(shù) 記錄t (s) S(mm)2Sg t=2 1 2 3

創(chuàng)新能力是人最重要和最有價(jià)值的一種能力，目前世界各國都普遍重視創(chuàng)新能力的研究與培養(yǎng)。在當(dāng)前課程改革和素質(zhì)教育的大環(huán)境下，在教學(xué)中采用有效的方法，開展研究性學(xué)習(xí)，提倡探究實(shí)驗(yàn)，改革常規(guī)教學(xué)，有效提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造力。

實(shí)現(xiàn)“育人為本”，彰顯創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的中學(xué)教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)知識的單向傳授與接受，妨礙了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本文將通過對高中實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)的探究闡述創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方法，主因：學(xué)校是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要場所。