实验是物理的灵魂

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  【摘要】 物理学是一门以实验为基础的科学,是一切科学技术的基础,许多物理学上的重大发现曾多次推动了其他学科的发展,推动经济的振兴、社会的进步,改变了人们生活的方式和环境。实验是物理的灵魂,是物理的魅力和激发学生学习兴趣的主要源泉,物理实验是实验科学的重要组成部分,物理规律的发现和物理理论的建立都必须以严格的物理实验为基础,并受到实验的检验,没有物理实验就没有物理学,因此,在物理教学中,尤其在物理实验教学中,不断激发学生通过实验、观察、比较、类比、归纳等手段,提高创新意识和创新能力。
  【关键词】 物理实验;创新能力;培养
  
  一、把一些传统演示实验改为探索性实验,培养创新能力
  在传统的实验教学模式中,课堂演示实验基本是教师的独角戏,一切以教师为主体,学生仅仅是旁观者,是被动接受的容器,演示实验不能发挥应有的作用,也不利于学生创新能力的培养。过去有句话“知识就是力量”广为流传,但处于被动状态的学生学习,学到的是知识的结论,往往忽略了知识产生的过程以及获取知识的方法和手段,“物理教材不仅仅简单地向我们揭穿谜底,而是引导我们像科学家那样去研究、探索这些物理现象”。因此,在实施新课程的过程中,教师不要仅局限于教材和教参的安排,也不要局限于现成的结论,而应进行一些创新设计,有意识地将一些教师演示实验,改为学生探索性实验,师生共同参与,教师通过激发学生的好奇、困惑、怀疑和矛盾,从而激发学生的探索心理,形成探索问题的情境,促使学生积极思考、分析、讨论,充分发挥学生的主体性。
  例如,大气压强变化的知识比较抽象,是初中物理教学的难点之一,学生学习这部分内容需要有较强的抽象思维能力,同时由于学生对这部分知识的感性经验较少,所以学生学习这部分知识时感到困难较大。为了帮助学生认识大气压强的变化,笔者设计了这样的实验:用酒精灯加热烧瓶中的水直至沸腾,然后移去酒精灯,水不再吸热,不能沸腾,水的温度下降,不到100摄氏度,这时让学生用大号注射器插入烧瓶的橡皮塞往外抽气,水重新沸腾起来。这时再把烧瓶倒过来,用冷水浇烧瓶底部,水又重新沸腾,学生通过对物理知识的亲自动手实验、观察、思考,有效地提高了学生自主实验的积极性,激发了学生的创造性思维,对学生创新能力的培养起着潜移默化的作用。
  二、搞好物理小实验,培养学生创新能力
  物理小实验是课堂教学的延伸和补充,是物理实验教学不可忽略的组成部分,有利于培养学生分析问题和解决问题的能力,有利于培养学生科学创新能力。初中物理课本中的小实验有的侧重于操作,有的侧重于设计,有的侧重于对物理知识的理解和运用,习题中的小实验则有利于对知识的验证。其特点和作用不一而足,但都切合了中学生的心理特点和知识水平,易于取材,简单易做,充分发挥学生学习物理的积极性、主动性;又紧密结合教材,通过动手、动脑,领悟到物理学习方法的精髓,促进智能结合,为学生终生发展奠定基础。另外,课外小实验,还能让学生的聪明才智得到充分的施展和发挥,创新技能得到进一步锻炼,提高创造的欲望。
  三、引进趣味性实验,激发学生的创新意识
  知识和技能是创新的土壤,但也不可低估情感对创新的作用,要培养学生创新的兴趣,兴趣是最好的老师,兴趣可以变为志趣,志趣可以转为理想,理想可以成为创新的动力,创新的真正秘诀是兴趣。早在两千多年前,孔子就说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”学生有了学习兴趣,学起来就有了动力和激情。
  初中生有强烈的好奇心,他们对新颖、奇特的东西非常敏感,有趣的物理现象、有趣的物理实验,都能引起他们极大的兴致,有效地刺激他们的思维活动。因此,在物理实验设计和演示中,要尽可能体现“新”“奇”“特”的特点,如纸锅烧水、烧不死的鱼等等,有趣的现象能把学生带入奇妙无比的物理世界。在学习了相关的物理知识后,笔者设计了一组与鸡蛋有关的实验。(1)液体蒸发吸热。刚煮熟的鸡蛋从锅内捞起,虽较烫,但可忍受,蛋壳水膜干后更烫,让学生实验并解释。(2)热胀冷缩。刚煮熟的鸡蛋捞起浸入冷水中,冷却后捞起再剥落蛋壳,蛋白蛋壳相互脱离,很容易剥落,实验并解释。(3)验证大气压的存在。用口径略小于鸡蛋的瓶子,在瓶底垫上一层沙子,先点燃一团酒精棉投入瓶中,把一只去壳鸡蛋,小头端朝下堵住瓶口,火焰熄灭后,鸡蛋被瓶子缓缓吞入瓶中,学生“目瞪口呆”,然后让学生实验并解释。(4)浮沉现象。去壳蛋放入玻璃杯中,沉入杯底,加入食盐,则缓缓上浮,让学生实验并解释。(5)惯性现象。外形相似的生熟鸡蛋各一个,在水平的桌面用相同的力旋转,看旋转的速度是否一样。哪个快、哪个慢,然后解释为什么。这样,学生利用身边常见的物品,来验证多个物理实验,极大地调动了学生学习的积极性。
  四、加强探索性实验,培养学生创新能力
  翻开物理学发展史,可以看到,任何一条物理规律的建立,科学学说的出现,都有一段艰辛而漫长的探索过程,规律的确立与形成,离不开正确的研究方法和推理方式。探索性的实验,有利于展示前人的思路,揭示蕴含的思想,将负载着的优秀的思维方式剖析出来,有利于培养学生的创新素质。例如,法拉第日夜辛勤工作,经过无数次实验、呕心沥血,终于发现了“电磁感应定律”,为发电机的发明奠定了基础,为人类进入电气化时代铺平道路。如何在实验中展示这一伟大的思维和研究方法呢?教师首先介绍,法拉第的思想中,确信物理学所涉及的自然界的各种力是互相紧密地联系着的,他分析了电流的磁效应后认为,既然电可以产生磁,反过来磁也应该能产生电。基于这一思想,实验中先引导学生猜想:(1)电和磁有什么关系?(2)实验:发现通电导线周围有磁场。(3)猜想:利用磁场可否获得电流?(4)再实验:发现电磁感应现象,并总结规律。然后引导学生利用手中器材,探索获得感应电流的操作方式。探究性实验,有利于唤起学生希望的火花和自信,感受到学习的无限乐趣,对培养创新意识、创造能力以及终生学习能力起到重要的作用。
  总之,创新教育能使学生学会学习、开发智力、提高素质,增强适应社会发展的能力。我们在物理实验教学中,要时刻注意体现学生的主体地位,处理好掌握知识和发展能力的关系,紧扣教材,做好实验,同时尽可能地为学生提供创新机会,使之成为具有创造性的现代化建设。
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