在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的實(shí)施策略

摘 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)重要組成部分，要優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果就要不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn).在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)時(shí)利用好實(shí)驗(yàn)的靈活性、多變性、易錯(cuò)性等特點(diǎn)，采用變演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn)、變教師提問(wèn)為學(xué)生生疑、變定向探究為自由探究等策略，可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí).

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)、創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)施策略

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）18-0062-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡(jiǎn)介：陳慶濤（1991.11-），男，甘肅省慶陽(yáng)人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.

創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)是一個(gè)慢的過(guò)程，不僅需要國(guó)家在社會(huì)上營(yíng)造良好的氛圍，也需要學(xué)生在學(xué)校教育中接受熏陶.學(xué)校教育可以在科技活動(dòng)等專題活動(dòng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)進(jìn)行培養(yǎng)，也可以在學(xué)科教學(xué)中滲透.物理是基礎(chǔ)教育階段的一門重要課程，肩負(fù)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，形成學(xué)生終身發(fā)展關(guān)鍵能力的重要使命.物理學(xué)科是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，是科技進(jìn)步的源動(dòng)力.所以，在物理教學(xué)中理應(yīng)承擔(dān)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的任務(wù).

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分.學(xué)生要順利完成實(shí)驗(yàn)，不僅要有扎實(shí)的物理知識(shí)，還要有遷移物理方法的能力，具備一定的實(shí)驗(yàn)技能，這對(duì)學(xué)生的要求比較高.實(shí)驗(yàn)中學(xué)生需要經(jīng)歷方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果表達(dá)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果就要不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn).

1 變演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生直觀感受物理現(xiàn)象、物理過(guò)程，讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中積累感性素材，為后續(xù)學(xué)習(xí)中科學(xué)抽象概念、歸納規(guī)律夯實(shí)基礎(chǔ).演示實(shí)驗(yàn)教師只需要準(zhǔn)備一套實(shí)驗(yàn)器材，課前準(zhǔn)備的時(shí)間成本相對(duì)于分組實(shí)驗(yàn)大大降低，演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中有不可替代的作用.但是，演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生的角色是一個(gè)“旁觀者”，學(xué)生沒(méi)有參與到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，而只是“看實(shí)驗(yàn)”，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程學(xué)生難有深刻的體驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、操作等難有深刻的理解.實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生課堂參與程度、對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的要求都比較高，沒(méi)有深度參與到課堂中就無(wú)法深刻理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的本質(zhì)，也就沒(méi)法對(duì)實(shí)驗(yàn)提出疑問(wèn)、提出改進(jìn)建議，也就談不上在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí).為此對(duì)一些重要的演示實(shí)驗(yàn)——基于該實(shí)驗(yàn)得出重要物理概念、物理規(guī)律，或者依托該實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)重難點(diǎn)，可以將其變?yōu)榉纸M實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)增加學(xué)生課堂參與度，來(lái)提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的靈感，學(xué)生在親自操作實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生一些“異想天開(kāi)”.學(xué)生的這些“異想天開(kāi)”有些可能是對(duì)知識(shí)理解有偏差導(dǎo)致的錯(cuò)誤，而有些則對(duì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)有較好的幫助.

摩擦力的教學(xué)是高中物理的難點(diǎn)，也是重點(diǎn).摩擦力這一重難點(diǎn)的突破對(duì)后面學(xué)習(xí)物理有重要作用.摩擦力一節(jié)的實(shí)驗(yàn)為演示實(shí)驗(yàn)，鑒于其重要性，教學(xué)中可以將其變?yōu)榉纸M實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)先研究靜摩擦力，后研究滑動(dòng)摩擦力，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.

學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)后對(duì)如下兩點(diǎn)印象特別深刻.其一，研究滑動(dòng)摩擦力時(shí)，要用彈簧拉著木塊勻速運(yùn)動(dòng)，很難做到，做不到勻速就不滿足二力平衡，彈簧秤的示數(shù)就不等于木塊所受摩擦力的大小.其二，研究靜摩擦力時(shí)，為了記錄下木塊剛運(yùn)動(dòng)瞬間的摩擦力，在測(cè)力計(jì)指針下面放一個(gè)小紙團(tuán)來(lái)“記錄”最大值.這兩點(diǎn)其實(shí)為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ).前者，可以引導(dǎo)學(xué)生思考改進(jìn)摩擦力的實(shí)驗(yàn)，降低操作難度，提升實(shí)驗(yàn)效果和實(shí)驗(yàn)成功率.后者，這可以在第四章學(xué)習(xí)超重失重時(shí)將其遷移到記錄彈簧秤懸掛鉤碼演示超重、失重現(xiàn)象時(shí)其示數(shù)的最大、最小值.

2 變教師提問(wèn)為學(xué)生生疑

學(xué)源于疑，小疑則小進(jìn).實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生知識(shí)、技能、方法等都有較高要求，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中一定會(huì)產(chǎn)生很多疑問(wèn).教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師一般會(huì)對(duì)學(xué)生共性疑問(wèn)了如指掌，然后設(shè)計(jì)問(wèn)題，讓學(xué)生思考，一起分析，消除疑問(wèn).但是這樣的方式學(xué)生學(xué)習(xí)依然是被動(dòng)的，學(xué)生在教師的指引下，一步步思考，一定程度上降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，是一種比較有效的學(xué)習(xí)方式，然而對(duì)一些基礎(chǔ)較好、學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生而言，這一學(xué)習(xí)方式可能導(dǎo)致學(xué)生缺乏知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建過(guò)程，也缺失師生、生生之間思維的碰撞，因而失去了向更深層次思考的機(jī)會(huì)，也就失去在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的契機(jī).

為了能夠讓學(xué)生更深度參與實(shí)驗(yàn)、思考實(shí)驗(yàn)，可以變教師設(shè)問(wèn)為學(xué)生生疑.將學(xué)生分組，然后每一個(gè)小組互相交流后，整理出本組的疑問(wèn)，各小組派一名代表發(fā)言，將自己的疑問(wèn)說(shuō)出來(lái).摩擦力實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生說(shuō)出來(lái)的典型疑問(wèn)有：如何才能保證滑動(dòng)摩擦力等于彈簧秤的示數(shù)？如何才能讓彈簧秤的示數(shù)不要忽大忽小？如何記錄實(shí)驗(yàn)中最大讀數(shù)？為何最大靜摩擦力等于彈簧秤的最大讀數(shù)？如何驗(yàn)證滑動(dòng)摩擦力比最大靜摩擦力??？如何探究滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面積大小、正壓力、接觸面粗糙程度等的關(guān)系？等等.利用學(xué)生的疑問(wèn)，可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，讓實(shí)驗(yàn)效果更優(yōu)，讓實(shí)驗(yàn)操作的難度更低，準(zhǔn)確度更高.例如為了讓示數(shù)不忽大忽小，為了避免拉木塊時(shí)要?jiǎng)蛩俚碾y度，可以將木塊和彈簧秤水平放置，彈簧秤一端固定在豎直擋板上，另一端連接木塊，具體如圖2所示.只要將木板B拉出，勻速、加速、減速都可以，這樣就解決了圖1裝置中需保持勻速的問(wèn)題.

3 變定向探究為自由探究

定向探究中教師為學(xué)生提供比較明確的指導(dǎo).定向探究是在教師提供大量的指導(dǎo)和幫助下完成的，它既包括教師提供具體教學(xué)事例和程序，由學(xué)生自己尋找答案的探究，也包括教師給定要學(xué)的概念或原理，由學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)它與具體事例的聯(lián)系的探究.其好處是學(xué)生探究難度降低，可以快速完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確率也比較高，但是學(xué)生的自主性被剝奪，參與實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性受限.自由探究中教師的指導(dǎo)較少，學(xué)生探究的時(shí)間充裕，有較大的自由度，學(xué)生可以充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，設(shè)計(jì)方案解決問(wèn)題.由于學(xué)生時(shí)空更自由，思維不會(huì)受到限制，對(duì)那些有較好基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生而言，在問(wèn)題解決中可能會(huì)產(chǎn)生一些新的想法，會(huì)有意外收獲，甚至是驚喜.

在摩擦力實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，學(xué)生對(duì)教材實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生疑問(wèn)，將其設(shè)計(jì)為圖2所示的裝置，可以讓學(xué)生在課后找來(lái)木板自己設(shè)計(jì)、嘗試，看看實(shí)驗(yàn)效果如何，是否如當(dāng)初設(shè)想的一樣.通過(guò)嘗試學(xué)生發(fā)現(xiàn)圖2的裝置依然存在問(wèn)題：彈簧秤有自重，導(dǎo)致其不能保持水平，彈簧秤對(duì)木塊的拉力不是水平的，這會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)精確度帶來(lái)較大的影響，只有木塊的質(zhì)量較大時(shí)，彈簧秤才能基本水平.為了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果，有必要將實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步改進(jìn).如何改進(jìn)可以做為學(xué)生課后的實(shí)踐活動(dòng)，將學(xué)生分成幾個(gè)大組，每一組自己設(shè)計(jì)方案，教師做好答疑、適當(dāng)指導(dǎo)等“后勤”工作.學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)提出的設(shè)計(jì)方案五花八門，比較理想的如圖3所示.圖3是圖2的升級(jí)版，用拉力傳感器替代彈簧秤測(cè)拉力，用幾乎沒(méi)有質(zhì)量的細(xì)線連接木塊和拉力傳感器，這樣就避免了圖2裝置操作難、讀數(shù)難的困惑，也解決了圖2裝置彈簧秤自重導(dǎo)致的誤差.

將定向探究變?yōu)樽杂商骄?，教師?duì)學(xué)生指導(dǎo)變少，學(xué)生思維更自由，更能充分思考，更能天馬行空般放飛思維，在此過(guò)程中學(xué)生可能會(huì)偏離正確的方向.即使如此，教師應(yīng)該放手，在學(xué)習(xí)中，尤其是實(shí)驗(yàn)中，試錯(cuò)也是一種體驗(yàn)，也能讓學(xué)生有收獲，只要最終學(xué)生能回到正確軌道即可.學(xué)生的思維活躍，他們天馬行空般的思考，往往會(huì)帶來(lái)驚喜，這對(duì)培養(yǎng)他們創(chuàng)新意識(shí)至關(guān)重要.

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[責(zé)任編輯：李 璟]