創(chuàng)新物理教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生能力
江蘇省丹陽(yáng)市第三中學(xué) 孫云芳
回顧物理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展過程，物理學(xué)的每一個(gè)概念、規(guī)律的發(fā)展與確立大都依賴與實(shí)驗(yàn)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)也是研究和發(fā)展物理學(xué)的基本手段。他不僅是技術(shù)的操作過程，而且包含了豐富的物理思想、物理方法以及創(chuàng)造原理和創(chuàng)新技法。因此，物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)是培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力最有效的途徑。但要達(dá)到理想的效果，必須對(duì)教材中的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并在課堂教學(xué)中科學(xué)實(shí)施。筆者在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的導(dǎo)入、實(shí)施與創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行了有益的探索，并形成了一些優(yōu)化策略。
一、注重實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)入，構(gòu)建科學(xué)探索的課堂氛圍
大多數(shù)老師都會(huì)注重一堂課的引入，但一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)怎樣導(dǎo)入？卻考慮得比較少，往往直接把實(shí)驗(yàn)裝置擺上講臺(tái)進(jìn)行演示，這正是當(dāng)前課堂教學(xué)的弊端。事實(shí)上，一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)引入，不僅能激發(fā)學(xué)生的強(qiáng)烈興趣和求知欲望，還能為學(xué)生提供發(fā)現(xiàn)問題，運(yùn)用知識(shí)的機(jī)會(huì)，提供創(chuàng)造性地解決問題的條件，使他們的創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)和發(fā)展。
實(shí)驗(yàn)的引入十分重要。但如何更好的引入一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)?？就其?dǎo)入方式而言，主要有以下兩種：
1、原實(shí)驗(yàn)原理（或舊知識(shí)）中導(dǎo)出新實(shí)驗(yàn)的原理，再引入實(shí)驗(yàn)。
2、舊知識(shí)中導(dǎo)入新實(shí)驗(yàn)的所用器材，再引入實(shí)驗(yàn)。
所以實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入時(shí)，可以先推導(dǎo)出即將演示實(shí)驗(yàn)的原理，也可以先導(dǎo)入其所用器材，進(jìn)而介紹實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作。不管哪種方式都必須注意“布局”，老師的提問或是學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)的問題，都要能刺激學(xué)生心理產(chǎn)生疑問，使他們產(chǎn)生心理上的不平衡，進(jìn)而激發(fā)探究的欲望，這樣學(xué)生才有探究的動(dòng)力，才易形成探索的課堂氛圍。學(xué)生一旦有機(jī)會(huì)運(yùn)用知識(shí)解決一些問題，他們就會(huì)在推導(dǎo)過程中積極應(yīng)用分析與綜合、演繹與歸納、分類與比較等各種思維方法進(jìn)行思考，經(jīng)歷這樣的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生不僅掌握了知識(shí)，提高了邏輯推理能力，同時(shí)也激勵(lì)了他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。
二、注重實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，突出科學(xué)方法，顯化創(chuàng)新技法
一個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)，不僅要有理想的實(shí)驗(yàn)裝置，更重要的是如何實(shí)施實(shí)驗(yàn)的演示及教學(xué)，以充分發(fā)揮其教育、教學(xué)功能。法國(guó)科學(xué)家貝而納說：“良好的方法能使我們發(fā)揮天賦和才能，而拙劣的方法卻削弱、甚至扼殺我們的才能?！币虼?，在教學(xué)過程中應(yīng)把實(shí)驗(yàn)中的技術(shù)、豐富的物理思想和物理方法以及蘊(yùn)含的創(chuàng)造原理與創(chuàng)新技法傳授給學(xué)生，對(duì)發(fā)展學(xué)生的物理創(chuàng)新能力可以起到事半功倍的效果。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，教師應(yīng)注意將它們“顯化”，加以突出，給學(xué)生產(chǎn)生深刻的印象，可以說，這相當(dāng)于在培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的物理創(chuàng)新能力的進(jìn)程中加進(jìn)了一劑催化劑。
中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中包含了許多重要的思想方法，如控制變量法，比較法，累積放大法，機(jī)械放大法，光學(xué)放大法，模擬法，還有替代法、轉(zhuǎn)換法、平衡法、補(bǔ)償法、共軛法等。而且每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是經(jīng)過長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐而確定的，也是教育教學(xué)創(chuàng)造活動(dòng)的結(jié)晶，因此，其中也不乏創(chuàng)新技法，如聯(lián)想創(chuàng)造技法、類比創(chuàng)造技法、設(shè)問創(chuàng)造技法、列舉創(chuàng)造技法和轉(zhuǎn)換創(chuàng)造技法等。教師應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施——突出科學(xué)方法，顯化創(chuàng)新技法。讓學(xué)生體驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)的樂趣，使他們從中培養(yǎng)創(chuàng)新精神，掌握好物理思想和方法，獲得創(chuàng)新技法。可以說，學(xué)生對(duì)研究方法認(rèn)識(shí)的進(jìn)步，其意義并不比創(chuàng)新本身小。
但實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施要有利于培養(yǎng)學(xué)生的物理創(chuàng)新能力，必須注重激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新動(dòng)機(jī)。讓學(xué)生在運(yùn)用已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和方法設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)生矛盾、遇到困難甚至導(dǎo)致失敗，由此產(chǎn)生困惑，從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)到原有的認(rèn)知存在局限性、存在缺點(diǎn)及適用條件，困惑的產(chǎn)生才有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)機(jī)。當(dāng)然，學(xué)生的創(chuàng)新活動(dòng)不可能是憑空產(chǎn)生，因此老師應(yīng)及時(shí)提供知識(shí)原型啟發(fā)學(xué)生，使他們經(jīng)模仿、聯(lián)想再造出新的事物。這一過程中，學(xué)生掌握的研究方法（即科學(xué)方法和創(chuàng)新技法）就會(huì)發(fā)揮巨大的作用。
三、注重實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，全面發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用
對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)大膽創(chuàng)新已成為當(dāng)前物理教學(xué)的共識(shí)。教師該從何種途徑引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)？根據(jù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)手段研究問題時(shí)的基本過程，可歸納為如下幾種途徑：
1、驗(yàn)的目的和要求進(jìn)行創(chuàng)新
教師在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，改變?cè)袑?shí)驗(yàn)的目的與要求，提出新實(shí)驗(yàn)課題，要求學(xué)生利用原有的實(shí)驗(yàn)器材（甚至可適當(dāng)增減），對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，設(shè)計(jì)完成新實(shí)驗(yàn)課題的實(shí)驗(yàn)方案。從而培養(yǎng)學(xué)生改進(jìn)原實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力。例如：學(xué)生在完成凸透鏡的焦距測(cè)定時(shí)，我要求學(xué)生將光距座上的蠟燭（光源）取走放上手電，并讓學(xué)生在不拆開手電的情況下測(cè)出小燈泡（可視為點(diǎn)光源）到燈罩玻璃前表面的距離。雖然使用的器材、實(shí)驗(yàn)原理都相同，但改變了目的要求，該如何操作？先做什么，后做什么，先測(cè)什么物理量，后測(cè)什么物理量，就完全需要學(xué)生創(chuàng)設(shè)出新的適宜的實(shí)驗(yàn)操作步驟，并確定所測(cè)物理量。
2、過改變實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行創(chuàng)新
每個(gè)實(shí)驗(yàn)都依據(jù)一定的理論提出來的，這個(gè)理論就是實(shí)驗(yàn)原理，為達(dá)到同一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，可依?jù)不同原理設(shè)計(jì)出不同的實(shí)驗(yàn)方案。因此可以通過改變?cè)袑?shí)驗(yàn)的原理或?qū)嶒?yàn)過程中使用的具體方法進(jìn)行創(chuàng)新，依據(jù)新的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法提出新的實(shí)驗(yàn)方案。
①通過改變實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行創(chuàng)新
這種創(chuàng)新情形需改變?cè)袑?shí)驗(yàn)的使用器材（包括測(cè)量對(duì)象）提出了在新的實(shí)驗(yàn)器材基礎(chǔ)上測(cè)量原有的物理量或新的物理量的新實(shí)驗(yàn)課題，一般學(xué)生應(yīng)用原有的實(shí)驗(yàn)理論和方法無法解答新的實(shí)驗(yàn)課題，必須重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案或?qū)嶒?yàn)步驟，這些都要求學(xué)生創(chuàng)造性地提出解決方法。
②通過增設(shè)或改變實(shí)驗(yàn)情景進(jìn)行創(chuàng)新
現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)裝置往往不能滿足教學(xué)的需要，課本上還有許多內(nèi)容沒有現(xiàn)成的儀器配備，若不做，則學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，很難對(duì)學(xué)生講清楚，且內(nèi)容顯得枯燥乏味。真所謂“千言萬語(yǔ)道不清，一看實(shí)驗(yàn)便分明”，為此教師應(yīng)開發(fā)一些新的實(shí)驗(yàn)。教師也可以創(chuàng)設(shè)一種新的實(shí)驗(yàn)情景和應(yīng)用情景來改變?cè)瓉淼膶?shí)驗(yàn)，要求學(xué)生運(yùn)用學(xué)過的實(shí)驗(yàn)理論、方法及實(shí)驗(yàn)技術(shù)來設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)課題的新方案，處理新數(shù)據(jù)，解決新的實(shí)際應(yīng)用問題，從而培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)的實(shí)驗(yàn)理論、方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)移植應(yīng)用于新領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。
③通過改變觀察的感覺手段進(jìn)行創(chuàng)新
物理科學(xué)離不開觀察，觀察就是調(diào)動(dòng)人的視覺、聽覺、觸覺等感觀系統(tǒng)與物理現(xiàn)象、規(guī)律或本質(zhì)發(fā)生作用，以獲得感性材料。不同的感觀手段會(huì)使人對(duì)同一物理現(xiàn)象產(chǎn)生不同程度的認(rèn)識(shí)。因此，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新時(shí)可根據(jù)其特點(diǎn)，改變觀察實(shí)驗(yàn)的感受器官，以達(dá)到更深刻的感性認(rèn)識(shí)。
④通過改變數(shù)據(jù)的處理要求進(jìn)行創(chuàng)新
數(shù)據(jù)處理是實(shí)驗(yàn)研究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)處理時(shí)必須注意“不因數(shù)據(jù)處理
而增加實(shí)驗(yàn)誤差，并盡量通過數(shù)據(jù)處理減少隨機(jī)誤差 ”。因此，為有效地減小誤差，盡可能用圖象法來代替公式法處理數(shù)據(jù)。
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