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在以往的应试教育理念支配下的物理教学过程中往往过于注重聚合思维及分析思维等思维能力的培养,而对发散思维、直觉思维、想象力方面的培养和训练相对缺乏。物理学作为一门以实验为基础的学科,实验教学是培养和发展学生创新能力的有效途径。因此,为了改变我们的学生在创新能力方面存在不足的局面,给学生的创新思维一个广阔的发展空间,笔者认为在物理实验教学过程中应从以下几个方面培养学生的创新思维,提高学生的思维品质。
一、重视实验教学中问题的提出与讨论,培养思维的独立性
在实验教学中教师要根据学生现有的知识结构和心理发展水平,创设问题情景,重视问题的提出与讨论。可以是教师根据实验器材提出问题,可以是教师根据实验目的、原理、器材、方法、步骤内容,精心设计有启发性的问题,引导学生思考,也可以是学生根据实验过程中观察到的现象提出问题,引起学生好奇,然后根据提出的问题,教师让学生进行独立的思考,并展开热烈的讨论。例如,在学生学习惯性的内容时,很多学生对实验现象以及实验本身提出了很有价值的问题,如:要求木棒打击塑料板的速度为什么要大?塑料板与鸡蛋之间的摩擦大些好还是小些好?一定要用鸡蛋做该实验吗?在杯里一定要装上水吗?等等。又如:研究浮力实验,先将塑料块放人盛水的烧杯中,无论怎样压塑料块,塑料块最终都浮在水面上,由此引出浮力的概念,而后再将杯中水倒干擦净,将塑料块压到杯底(与杯底密切),然后倒入水,这时问学生:塑料块会不会上浮?学生肯定回答塑料块会上浮,实验结果塑料块没有浮上来。如此“奇怪”问题,能激发学生去思考为什么,教师趁机分析浮力产生的原因。在问题的提出与讨论的过程中,教师要允许学生提出不同的问题和发表不同的观点,即使提出的问题是肤浅的,发表的观点是片面的或是错误的,教师也正面应加以指导和鼓励,调动和发挥学生的积极性与主动性。这样可以使学生的思维空间得以扩大,思维的积极性得到调动,思维的独立性得到培养和提高,以避免在教学过程中解决问题时常常出现“人云也云”的现象。
二、正确处理局部与整体的关系,提高思维的深刻性
在实验教学中应正确处理局部與整体的关系,把知识仅仅局限在某一方面是不够的,要从整体的高度去认识和把握。一方面把研究对象作为有机联系的整体,从各种联系的本质上去认识,从结构和功能上去把握。另一方面要明确在获得知识信息的过程巾,所研究的知识点在整个知识体系中的位置。不仅注重知识的学习,而且注重方法论的学习。这就要求教师在问题的设计时要由浅人深,由易到难,层层递进,把学生的思维逐步引向新的高度,提高思维的深刻性。例如,探究平面镜成像:课本用两支点燃蜡烛来演示,让一支蜡烛与另一支蜡烛的像刚好重合,得出物与像等大的结论。在现实实验中,受许多因素影响,如空气流动使火焰不固定,两支蜡烛燃烧程度不可能完全相同等,很难做到完全“重合”,我在实验时提问学生如何使“重合”更明显?立即有学生提出用两块等大的长方形木块,结果长方形木块的长、宽、厚“重合”很明显,得出像与物等大的结论。
三、注意引导学生从单向思维趋向多向思维,提高思维的灵活性
在实验教学中教师要使学生克服单一的思维模式,建立知识、方法、能力相结合的多向思维模式,加强引导学生沿着不同方向、不同角度思考,从多方面来探索问题的结果,通过实验的方法对问题加以探究或对结论加以验证,从不同侧面去掌握知识,从而提高学生思维的灵活性,也培养了学生的创新思维能力。例如:在学习怎样测电阻时,让学生从各自不同的角度对如何测电阻进行有价值的讨论,从中获得较全面的方法。具体过程如下:
(1)学过欧姆定律后你能从中得出要测定一个未知电阻阻值可以通过哪些公式求出?
(2)如果没有电流表,只给一个电池组、一个电压表、一个已知阻值的电阻RO,若干导线和开关,你有哪些办法测出未知电阻Rx的阻值?
(3)如果没有电压表,只给一个电流表,其它器材与上面(2)相同,如何测定待测电阻的阻值?
(4)只给一只电流表或电压表、一个电池组、一个阻值变化范围已知的滑动变阻器、一个开关和若干导线来测定一个未知电阻Rx,请画出实验电路图,简要说明实验步骤,并写出RX的表达式。
学生经过思考,对前面(2)、(3)题的电路进行分析、比较,进行设计电路。利用变阻器的两个特殊位置进行测量并列出方程最后得到满意答案。
四、处理静态思维与动态思维的关系,提高思维的广泛性。
静态思维是学生对教学内容和规律进行结论性的理解和记忆的过程,是一种呆板、凝固的思维方式,动态思维是把学生置于教学活动过程中,进行探索性的思维活动,这种思维能力加深学生对物理知识的理解与掌握。例如,在进行比热概念的教学时,课本上安排如下演示实验:用两个同样的烧杯分别装上质量和温度都相同的水和煤油,用两个同样的电热器给它们加热,从温度计可以看到,在相同的时间内,煤油的温度升高比水多,从而引入比热的概念,并得出水的比热比煤油大的结论。在实验的过程中,我们可以让学生思考这样几个问题:(1)两只烧杯的规格是否一定要相同?(2)两只加热器的功率是否要相同?(3)两只温度计的规格是否一定要相同?(4)如果让煤油和水处在同一个环境里,同一个电热器加热,应该怎样设计试验?
实验教学作为教学过程的一个重要环节,在培养学生的思维能力方面起着十分重要的作用。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所需的人才。
一、重视实验教学中问题的提出与讨论,培养思维的独立性
在实验教学中教师要根据学生现有的知识结构和心理发展水平,创设问题情景,重视问题的提出与讨论。可以是教师根据实验器材提出问题,可以是教师根据实验目的、原理、器材、方法、步骤内容,精心设计有启发性的问题,引导学生思考,也可以是学生根据实验过程中观察到的现象提出问题,引起学生好奇,然后根据提出的问题,教师让学生进行独立的思考,并展开热烈的讨论。例如,在学生学习惯性的内容时,很多学生对实验现象以及实验本身提出了很有价值的问题,如:要求木棒打击塑料板的速度为什么要大?塑料板与鸡蛋之间的摩擦大些好还是小些好?一定要用鸡蛋做该实验吗?在杯里一定要装上水吗?等等。又如:研究浮力实验,先将塑料块放人盛水的烧杯中,无论怎样压塑料块,塑料块最终都浮在水面上,由此引出浮力的概念,而后再将杯中水倒干擦净,将塑料块压到杯底(与杯底密切),然后倒入水,这时问学生:塑料块会不会上浮?学生肯定回答塑料块会上浮,实验结果塑料块没有浮上来。如此“奇怪”问题,能激发学生去思考为什么,教师趁机分析浮力产生的原因。在问题的提出与讨论的过程中,教师要允许学生提出不同的问题和发表不同的观点,即使提出的问题是肤浅的,发表的观点是片面的或是错误的,教师也正面应加以指导和鼓励,调动和发挥学生的积极性与主动性。这样可以使学生的思维空间得以扩大,思维的积极性得到调动,思维的独立性得到培养和提高,以避免在教学过程中解决问题时常常出现“人云也云”的现象。
二、正确处理局部与整体的关系,提高思维的深刻性
在实验教学中应正确处理局部與整体的关系,把知识仅仅局限在某一方面是不够的,要从整体的高度去认识和把握。一方面把研究对象作为有机联系的整体,从各种联系的本质上去认识,从结构和功能上去把握。另一方面要明确在获得知识信息的过程巾,所研究的知识点在整个知识体系中的位置。不仅注重知识的学习,而且注重方法论的学习。这就要求教师在问题的设计时要由浅人深,由易到难,层层递进,把学生的思维逐步引向新的高度,提高思维的深刻性。例如,探究平面镜成像:课本用两支点燃蜡烛来演示,让一支蜡烛与另一支蜡烛的像刚好重合,得出物与像等大的结论。在现实实验中,受许多因素影响,如空气流动使火焰不固定,两支蜡烛燃烧程度不可能完全相同等,很难做到完全“重合”,我在实验时提问学生如何使“重合”更明显?立即有学生提出用两块等大的长方形木块,结果长方形木块的长、宽、厚“重合”很明显,得出像与物等大的结论。
三、注意引导学生从单向思维趋向多向思维,提高思维的灵活性
在实验教学中教师要使学生克服单一的思维模式,建立知识、方法、能力相结合的多向思维模式,加强引导学生沿着不同方向、不同角度思考,从多方面来探索问题的结果,通过实验的方法对问题加以探究或对结论加以验证,从不同侧面去掌握知识,从而提高学生思维的灵活性,也培养了学生的创新思维能力。例如:在学习怎样测电阻时,让学生从各自不同的角度对如何测电阻进行有价值的讨论,从中获得较全面的方法。具体过程如下:
(1)学过欧姆定律后你能从中得出要测定一个未知电阻阻值可以通过哪些公式求出?
(2)如果没有电流表,只给一个电池组、一个电压表、一个已知阻值的电阻RO,若干导线和开关,你有哪些办法测出未知电阻Rx的阻值?
(3)如果没有电压表,只给一个电流表,其它器材与上面(2)相同,如何测定待测电阻的阻值?
(4)只给一只电流表或电压表、一个电池组、一个阻值变化范围已知的滑动变阻器、一个开关和若干导线来测定一个未知电阻Rx,请画出实验电路图,简要说明实验步骤,并写出RX的表达式。
学生经过思考,对前面(2)、(3)题的电路进行分析、比较,进行设计电路。利用变阻器的两个特殊位置进行测量并列出方程最后得到满意答案。
四、处理静态思维与动态思维的关系,提高思维的广泛性。
静态思维是学生对教学内容和规律进行结论性的理解和记忆的过程,是一种呆板、凝固的思维方式,动态思维是把学生置于教学活动过程中,进行探索性的思维活动,这种思维能力加深学生对物理知识的理解与掌握。例如,在进行比热概念的教学时,课本上安排如下演示实验:用两个同样的烧杯分别装上质量和温度都相同的水和煤油,用两个同样的电热器给它们加热,从温度计可以看到,在相同的时间内,煤油的温度升高比水多,从而引入比热的概念,并得出水的比热比煤油大的结论。在实验的过程中,我们可以让学生思考这样几个问题:(1)两只烧杯的规格是否一定要相同?(2)两只加热器的功率是否要相同?(3)两只温度计的规格是否一定要相同?(4)如果让煤油和水处在同一个环境里,同一个电热器加热,应该怎样设计试验?
实验教学作为教学过程的一个重要环节,在培养学生的思维能力方面起着十分重要的作用。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所需的人才。