例析初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)路徑

李嚴(yán)云

摘 要：物理是兩大自然基礎(chǔ)學(xué)科之一，實(shí)驗(yàn)在初中物理教學(xué)中舉足輕重.隨著中國當(dāng)代社會對創(chuàng)新能力的迫切需求，對初中物理教育也提出了更高的要求.實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是初中物理課程達(dá)標(biāo)的重要組成部分，又是進(jìn)行創(chuàng)新教育的橋頭堡.通過對物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)例分析，提出了初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)路徑，以培養(yǎng)杰出的社會主義接班人.

關(guān)鍵詞：初中物理;創(chuàng)新能力;實(shí)驗(yàn)教學(xué);培養(yǎng)路徑

文章編號：1008-4134（2020）06-0028 ? ?中圖分類號：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

創(chuàng)新是一個國家和社會進(jìn)步的不竭動力.創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是廣大基礎(chǔ)教育工作者的重要使命，但由于受應(yīng)試教育的影響， 在很多自然學(xué)科中普遍存在忽視實(shí)驗(yàn)的思想與行為，學(xué)生處于以講代做、以看代做、以記憶代思索的被動狀態(tài)[1].物理基本實(shí)驗(yàn)（Basic Experiments of Physics）是物理實(shí)踐活動（Practice Activities of Physics）的一種，是物理教學(xué)的重要組成部分，是落實(shí)物理課程目標(biāo)、培養(yǎng)初中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑和方式.《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》規(guī)定的20個必做實(shí)驗(yàn)，是建立初中生核心物理概念和規(guī)律的重要途徑.近年來，對于我國的教育來說，傳統(tǒng)的教學(xué)觀念已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會對人才的需求，在初中教育中，創(chuàng)新能力是其素質(zhì)教育的重要核心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力已經(jīng)成為義務(wù)教育的重要任務(wù)之一[2].

初中生處在兒童期向青少年期過渡的階段，其創(chuàng)新能力的定位既不同于兒童時期的、帶有幻想和超脫現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)新想象，也有別于大學(xué)生、成年人的那種原創(chuàng)性的創(chuàng)新，初中生的創(chuàng)新能力更多地指向于當(dāng)前的學(xué)習(xí)任務(wù)以及對當(dāng)前任務(wù)的一些發(fā)散性思想過程[3].有關(guān)初中物理教學(xué)中融入創(chuàng)新教育的研究很多[1，4，5]，但以實(shí)例分析初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)路徑的相關(guān)研究很少，本文以初中《物理》（八年級下）（人教版）第十章中 “探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，探索了初中生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)路徑和基本策略.

1 基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑

1.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、摒棄應(yīng)試教育

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要體現(xiàn)物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的核心素養(yǎng)，如實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等，實(shí)驗(yàn)探究主要包括問題、證據(jù)、解釋以及交流四方面的問題.以往受實(shí)驗(yàn)條件的限制，演示實(shí)驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要方式，教師的教學(xué)觀念受應(yīng)試教育的影響，許多探究性實(shí)驗(yàn)也按照演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，學(xué)生缺乏主動參與.

抽樣調(diào)查顯示，我國青少年具有一定創(chuàng)新能力的初中生僅占4.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平，且地區(qū)之間的不平衡比較明顯[6].我國傳統(tǒng)教育思想中，歷來以應(yīng)試教育為主，重視對知識的記憶，而忽略了對創(chuàng)新能力的培養(yǎng).學(xué)生自我表現(xiàn)、自主思考的機(jī)會很少，形成了“教師提供標(biāo)準(zhǔn)答案、學(xué)生死記硬背”的現(xiàn)狀.因此，要培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新能力，就需要教師、家長等相關(guān)人士轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育觀念，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要通過多種渠道創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的興趣和需求，引導(dǎo)學(xué)生提出自己的想法與問題，鼓勵對實(shí)驗(yàn)相關(guān)的所有內(nèi)容進(jìn)行大膽的猜想和假設(shè)，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識（如圖1所示）.

1.2 依托現(xiàn)代教學(xué)手段、演示必要的物理現(xiàn)象

“尊新必威，守舊必亡”，伴隨著信息時代的飛速發(fā)展，各種學(xué)科教學(xué)和信息技術(shù)的有效融合勢在必行.充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)既是一種重要途徑，也是現(xiàn)代初中生必備的一種技能，是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn).同時，創(chuàng)新意識的培養(yǎng)需要大量的相關(guān)資料做鋪墊，缺少現(xiàn)代信息技術(shù)的支持，學(xué)生的視野就不會開闊，相關(guān)信息的獲取困難勢必會降低學(xué)生的創(chuàng)新熱情.例如實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以及實(shí)驗(yàn)后的調(diào)閱相關(guān)文獻(xiàn)，與其他學(xué)生的合作交流、較長時間內(nèi)研究性學(xué)習(xí)任務(wù)，以小組為單位來完成的科學(xué)探究等都需要現(xiàn)代信息技術(shù)作為手段進(jìn)行（如圖1所示）.

另外，現(xiàn)代教學(xué)手段的運(yùn)用也有助于學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.初中物理許多演示型實(shí)驗(yàn)可觀察性不高，例如“動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化”實(shí)驗(yàn)中彈片恢復(fù)后打擊木球的過程非常快，學(xué)生很難觀察到這個現(xiàn)象.利用多媒體技術(shù)（如CAI等）進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，將運(yùn)動過程放慢，則達(dá)到事半功倍的效果.還有一些宏微觀的自然現(xiàn)象和物理模型也需要借助現(xiàn)代教學(xué)手段進(jìn)行.但下文舉例中，“探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)”為探究性實(shí)驗(yàn)，如果過多使用多媒體進(jìn)行教學(xué)反而會削弱學(xué)生的探究興趣，這類實(shí)驗(yàn)還是以學(xué)生主動探索為主.

1.3 激發(fā)想象力、加強(qiáng)創(chuàng)新思維訓(xùn)練

實(shí)驗(yàn)教學(xué)最終目的就是培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，去“發(fā)現(xiàn)”新事物.初中生思維活躍，是“頭腦風(fēng)暴法（brainstorming）”創(chuàng)新訓(xùn)練的理想對象，教師在每次實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生的思想相互激蕩，發(fā)生連鎖反應(yīng)，每當(dāng)一個學(xué)生提出想法時，其他人的想象力也得到激發(fā)，經(jīng)過一系列的碰撞，會產(chǎn)生思想的火花，讓創(chuàng)新思維得到充分的訓(xùn)練.同時，要留給學(xué)生足夠的時間﹑空間去思考，使學(xué)生嘗試著用自己的方法進(jìn)行思考和探索，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造靈感.

基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法及路徑總結(jié)起來共分6步，如圖1所示.

2 實(shí)例分析培養(yǎng)路徑的使用

下面以“探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例說明上述培養(yǎng)途徑的應(yīng)用過程.這個實(shí)驗(yàn)是初中物理9個探究性實(shí)驗(yàn)之一，探究的內(nèi)容則是阿基米德原理.限于篇幅，具體的實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)步驟及教學(xué)方案等內(nèi)容不一一列出.

通過多種情境，激發(fā)興趣，引導(dǎo)學(xué)生提出可探究的科學(xué)問題.例如：

創(chuàng)設(shè)情境1：搜集死海有關(guān)圖片，提出 “為什么死海不死？”的疑問;

創(chuàng)設(shè)情境2：游泳時，從淺水區(qū)走到深水區(qū)的感受？

創(chuàng)設(shè)情境3：曹沖稱象時，為什么他認(rèn)定大象的重量和石頭的重量相等？

通過這樣一系列的情境，讓學(xué)生對浮力和浮力變化的原因有了興趣，從而為其能提出可探究的科學(xué)問題做好鋪墊.

學(xué)生通過“創(chuàng)設(shè)情境”環(huán)節(jié)積累了對“引起浮力變化原因”的初步認(rèn)識，可以提出諸如“浮力大小與液體種類有關(guān)嗎？”“浮力大小與物體浸入液體中的體積（排水體積）有關(guān)嗎？”“浮力大小與物體所處深度有關(guān)嗎？”等問題.提升學(xué)生主體參與性，大膽對問題的答案進(jìn)行猜想和假設(shè).

對可探究科學(xué)問題答案的猜想環(huán)節(jié)，可讓學(xué)生充分表述自己的想法，牽涉到浮力的大小與哪些因素有關(guān)的問題時，可以提出液體物理屬性（如密度、質(zhì)量、體積等等）和固體的物理屬性（如密度、體積、質(zhì)量、材質(zhì)、形狀等等）.從而探究浮力與這些因素之間的關(guān)系，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的.

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生從現(xiàn)有的知識水平出發(fā)，通過體驗(yàn)并不斷地思考，提出可能影響浮力大小的因素并對這些因素進(jìn)行歸類，讓學(xué)生參與其中.

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，教師分組指導(dǎo).教師提供多種多樣的實(shí)驗(yàn)儀器供選擇，學(xué)生通過小組討論，確定實(shí)驗(yàn)方案，并選擇需要的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn).在實(shí)驗(yàn)過程中，教師及時關(guān)注儀器選擇是否符合實(shí)驗(yàn)方案，儀器、量具的規(guī)格是否正確（有無超量程或影響讀數(shù)準(zhǔn)確性的問題），操作是否規(guī)范（包含儀器安全及學(xué)生安全方面），進(jìn)行針對性的指導(dǎo).

為驗(yàn)證猜想是否正確，教師可讓學(xué)生討論后確定驗(yàn)證方案、引導(dǎo)學(xué)生正確構(gòu)造變量定義、選擇實(shí)驗(yàn)器材、收集證據(jù).同時，為后續(xù)各組間的交流、評估和反思提供條件.比如，為了驗(yàn)證浮力的大小是否和液體質(zhì)量有關(guān)，可以拿一個大燒杯和一個小燒杯來測定同樣物體的浮力來驗(yàn)證——這個情況下構(gòu)造的變量就是液體的質(zhì)量.

調(diào)查反思與班級答辯.通過調(diào)查相關(guān)文獻(xiàn)資料，在完成數(shù)據(jù)記錄、規(guī)律分析后，各組都有了自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.接下來，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過“調(diào)查反思”“組間辯論”“班級答辯”活動，借鑒和學(xué)習(xí)他人的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，明確本組實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步改進(jìn)的方向.學(xué)生通過班級答辯、組內(nèi)辯論等活動，對本組的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行完善，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，并檢驗(yàn)假設(shè)、猜想的正確性.

此次實(shí)驗(yàn)的大致過程如下：演示實(shí)驗(yàn)引出浮力→感受浮力→浮力的概念→分析浮力產(chǎn)生的原因→分析浮力的測量（學(xué)生自主探究）→得出結(jié)論→比較結(jié)論→總結(jié)規(guī)律→知識應(yīng)用.經(jīng)歷交流討論、思辨、質(zhì)疑和完善.

3 結(jié)語

青少年的創(chuàng)新能力培養(yǎng)任重道遠(yuǎn)，義務(wù)教育工作者應(yīng)該充分利用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的便利性，把培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)、提高學(xué)生的創(chuàng)新能力作為一項(xiàng)永恒的責(zé)任.需要教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、確立學(xué)生的主體地位，采用新理念、新技術(shù)，使初中生在自主思考、主動學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上激發(fā)科學(xué)探索的興趣.在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們應(yīng)重視培養(yǎng)科學(xué)探究品質(zhì)，鼓勵“存疑”精神、不盲從、不唯書，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，注重實(shí)事求是、精益求精、一絲不茍的科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，注重初中生樹立正確的科學(xué)實(shí)踐觀，為“中國夢”的早日實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)自己的力量.

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（收稿日期：2019-12-19）