在物理实验教学中培养学生的创新能力

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  摘要:创新能力的培养贯彻于素质教育的整个过程。因此在物理实验教学中要充分发挥学生思维的主体作用,改革实验教学开展研究性学习,培养创新思维,发展学生的创新能力。
  关键词:实验教学;创新思维;创新能力
  
  创新是思维的进一步发展和升华,素质教育的核心内容是培养学生的创新能力。它是全体学生都有的等待发掘的内在潜力,它要求教师根据不同学科的特点,把握契机。创设氛围让每一个学生得到最健康的发展。
  培养学生的创新能力的阵地、渠道有多种多样。课堂教学成为培养学生创新能力的主战场,而实验教学作为物理教学的重要基础、重要内容、重要方法和重要手段,无疑应是培养学生创新能力的一条有效的途径,这是由实验的优势决定的。因为在实验过程中师生地位是平等的,学生可以自由地观察实验现象、分析实验数据、判断实验结果,可以亲自动手探索和验证,还可以发表见解、与同学讨论,这样学生的思维不会受到压抑,个性可以得到张扬。在民主、和谐、宽松、自由的气氛中,可最大限度地激活学生创造的潜能。培养学生的创新思维能力不是抽象和空洞的。本文就物理实验教学如何培养学生的创新能力谈几点体会。
  
  一、展现实验设计思想。培养创新思维
  
  思维是大脑对客观事物间接概括的反映,创新思维不仅能揭示客观事物的本质和内在联系,而更重要的是能产生出新颖的、前所未有的成果。对中学生来说,头脑中旧的表象很少,展现书本知识发生发展的教学过程,就是学生创新思维的培养过程。在目前中学物理实验教学中仍存在注入式教学模式,教师在教学中只注重学习的结果,而忽视学习的过程。这样结果就是使学生只知结果。不知这个知识的来源,学生缺少自主学习的思维空间,就很难谈得上创新思维的培养。要真正培养学生的创新思维,教师在教学中就要重视设计引导学生的学习活动。展现实验设计思想,以相应的创新思维的熏陶,发展学生的创新意识。
  每个实验都有各自的设计思想,并往往都包含着对已有知识的灵活运用和创造性的科学构思,对于课本上的一些演示实验、学生实验和著名的经典实验我们不是简单地介绍其基本原理,然后就机械、简单地操作,让学生记住其结论,而是创设一定的问题情境,发挥学生设计实验主动性,由教师加以正确引导,让学生领会前人的设计思想,以此来渗透物理思维,启迪学生的思路。例如,在讲述到初中物理第一册第十二章浮力中“一切浸在液体中的物体都受到液体对它的浮力”时,可先对学生进行提问:任何物体当它浸在水中时都受到浮力吗?此时。可用一乒乓球将其浸入水中,观察到乒乓球上浮。再用一小石块浸入水中,观察到小石块下沉,学生观察上浮时几乎都会认为受到浮力,但当观察到小石决下沉时便会发生意见不统一。此时,可让学生思考:如何验证小石块是否受到浮力进而引导学生用弹簧测力计测得小石块在空气中受到重力,当小石块浸入水中时,弹簧测力计的示数有无变化,让学生观察这个实验,当从实验中得到弹簧测力计示数变化时,继续提问:“是什么原因使弹簧测力计示数发生变化?”。此时。学生便会知道小石决浸在水中也受到浮力,而且根据前面学习过的力学知识能回答出小石块受到的浮力大小为F=G—F,再进一步让学生自己动手测小石决在酒精中是否受到浮力。从而验证“一切浸在液体中的物体都受到液体对它的浮力作用”。而且,学生还懂得用实验测浮力的一种方法。这样既激发学生的兴趣,又启迪学生积极思维,使学生自己在探索中得到知识,发挥学生主动性,培养学生刽新能力。
  
  二、激发学生学习兴趣,优化创新思维
  
  对于课本上出现的一些难以理解、抽象的定律及有关知识点通过实验加以直观地验证、解释。学生在解决难题中获得成就感,从而激发学生学习兴趣,提高学生解决问题的能力。如“在伏安法测电阻”实验中,可将习题中“电流表和电压表错接时,它们示数各多少”的问题,可用实验进行直接做答,这样既省时又直观。从实验我们可看到现象:电流表示数几乎为零,电压表示数约等于电源电压。此实验说明电压表内阻很大,利用串联分压作用,分到接近于电源的电压;电流表内阻很小,分的电压几乎为零。又如在“测小灯泡电功率”的实验教学中,当讲到U>U时,学生很容易顺着思路回答出小灯泡立即烧毁。此时可通过实验加以验证,控制电路中的滑动变阻器,使U>U,让学生自己观察实验现象:小灯泡仍会发光,但没有立即烧毁,只不过亮度比正常发光时亮,过一会儿小灯泡才烧毁。这样化抽象为直观,让学生加深对知识的理解,也能让学生自己从实验中找到解决问题方法,从而激发学生学习兴趣,培养创新思维。
  
  三、改进、拓展实验内容,活跃学生的创新思锥
  
  当前实验教学普遍存在着只重视简单的操作练习,教材中的演示实验和学生实验其方法一般都只有一种,内容往往也是单层次、单侧面。从器材、方法到表格设计都是按照规定好的步骤和方法进行实验。教师很少引导学生思考和探索,有些学生在实验中只是依葫芦画瓢。根本不能领会实验的原理和思想。这样存在较大的局限性和单调性不利于学生创新思维的培养,因此我们有必要对原有的实验方案进行创新改进,拓展。如:在讲述托里拆利实验过程中,当完成实验后学生问下列几个问题:若将玻璃管倾斜放置(保证水银没有充满整根玻璃管)那么,此时管内外液面高度差会如何变化?管内水银长度又会如何变?若玻璃管上端混入少许空气时,则测出的值将会如何变化?在回答上述问题可边做演示实验,边加以理论解答。这样不仅提高学生学习兴趣也加强学生直观感受,教师也达到扩展知识的目的。又如:在学习电阻的串并联时,我们可以给学生三个电阻,按要求连接电路:在固定的电源电压下,分别在电路中得到最小电流和最大的电流。由学生在自我实验的过程中,初步摸清串并联电路特点及总电阻的变化情况,这样可以培养学生灵活多变,举一反三、触类旁通的创新能力。
  
  四、将演示实验或验证性实验改为探索性实验,调动学习主动性和创造性
  
  课堂演示实验一般都以教师为主体,学生仅仅是观察,没有直接参与,没有主动性,有些验证性实验虽然是由学生自己完成,但都是根据教材设定的框框去照方抓药。进行简单、机械操作。这样无法发展学生的创新能力。教师可以不拘于教材或教参的安排,结合实验的特点和不同教学内容,将一些演示实验和验证性实验改为学生探索性实验,让学生充分地动脑、动手、动口去操作、分析、探索。从而激发学生的创新思维。对学生创新能力的培养起潜移默化的作用。在实验教学中,教师不失时机地对学生中的标新立异的方法给予肯定、支持和帮助,鼓励学生大胆地猜想和独立地思考,调动学生主动性、积极性和创造性。例如:在“研究 电磁感应现象”的实验中,给学生提供线圈、电流表和碲形磁体,让学生自己动手研究磁是否能产生电,它又是在什么条件下产生电流,以及产生的电流其方向受到什么因素影响。当然教师应通过设计一些适当的问题,尽可能为学生创设一种探索研究的氛围,引导他们主动地去分析现象,发现规律。解决实验中发生的各种干扰因素,最后帮助学生共同对实验的结论进行总结。学生通过这种自主学习活动,不仅可以加深对知识的理解,也能不断提高创新意识和创新能力。
  
  五、学生设计实验。促进创新能力进一步发展
  
  所谓设计性实验,就是要打破现成的实验方案,在一些特定的要求和条件下自行设计新的实验方案和步骤,完成实验要求。由于这种设计具有较大的灵活性。因而不仅可以培养、锻炼学生的实验能力,并可以有效地训练学生思维的发散性,培养创新能力。在实际中可采用多种方法进行训练。如可根据同一实验目的,运用常规器材设计多种方案进行实验。例如给学生某一液体,要求学生测出这一液体的密度,让学生用尽可能多的方法来完成它。首先,当教师在引导过程中对学生进行提示:在初中阶段学习了物理知识中,计算液体密度相关的有什么物理量,学生首先想到的一般都会是测密度的基本方法利用公式p=m/V。那么,要测出液体密度。则必须先测出液体质量m,就要运用到天平、砝码、烧杯。还要测出液体的体积V,就必须要用到量筒。在进行设计性实验时,可以由简到难。首先要求学生自主选择实验器材,然后再让学生以给定的实验器材让其设计实验。如在上述测液体的密度的实验中,给定:弹簧测力计、小石块、细线、量简及待测液体。要求测液体的密度。那么当学生进行实验时,先要求学生猜想与液体密度有关的公式除了上述o=m/V外,还有液体压强计算式P=PUgh和F=pgV这两种方法,很明显在上述过程器材测液体密度更适合于用第二种方法即测浮力的方法来进行解决。因此在设计思路中往往要求学生对课本的各个基本实验都要深入理解。当然学生在实验过程中往往不能一步到位,教师应不断对学生想法给予肯定、引导、帮助,这样在不断改进和探索的过程中进一步发展学生的创新能力。
  综上所述,作为物理教学基础的实验教学。在培养学生创新时应结合学生的身心、特点和物理实验特点,尽力创设问题情景,遵循认知规律,激发学习兴趣,激发创造性思维火花。尽力为学生创设创新氛围,让学生在自主学习中学会创新。让我们利用创造性的教学活动,培养出更多具有创新能力的学生,为培养更多的创造型人才作出应有的贡献。
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