优化物理实验教学 培养学生创新能力

蒙淑懿

物理实验课教学要让学生掌握实验操作技能,又要培养学生的创新意识和创造能力,使学生成为学习的真正主人,会自主学习,实现向素质教育的根本转变.在实验教学中,优化物理实验教学,培养学生创新能力,有助于又好又快地推进实施素质教育.

一、改进实验,激活学生的探索欲

物理教材的许多实验都是验证性实验,一般只是模仿和重复,难以满足学生求知欲.实验前学生不知道在实验中必须仔细观察实验和记录实验数据,必须认真分析实验数据,才能寻找出科学的结论.因此,在物理实验教学中,教师应精心设计,周密安排,在保证安全的情况下让学生自主设计实验,使学生在探索过程中亲自动手、开动脑筋,提高自身的创造力.例如,新教材的绪言安排了学生体验科学探究的过程:取一个杯子,在杯中装满水:①若将一只回形针轻轻放入水中,请学生猜测,水是否溢出?②让学生尝试;③请学生猜想:在水不溢出的情况下,最多能放多少只回形针?④让学生试一试,一共可放入多少只回形针?实际放入的数量与猜测相差多少?⑤与其他小组交流,比一比,谁放得最多?猜一猜,能放入回形针的数量与哪些因素有关.在这个实验过程中,学生模仿了科学家的研究过程和方法,亲身体验探究活动过程,同时在实验过程中,教师要鼓励学生大胆地猜想和独立地思考,并在实验中否定错误的假设或修正不完善的猜想,从而让学生寻找到可能并不全面、准确的结论.但让学生通过观察、实验、讨论、分析、归纳去发现问题,去探索解决问题的多种途径和方法,使学生的求知欲得到满足,领悟而获得书本上学不到的知识,从中体会物理学习的乐趣.

二、加强设计性实验教学,激发学生的创新意识

设计性实验具有开放性、创造性的特点,是在特定的条件下,运用已有知识独立设计出能达到实验目的一种或几种切实可行的方案,对知识深度要求不高,但思维方法要严谨,思路须清晰,是培养学生创新能力的重要途径之一.实验教学的目的是通过让学生从知识获取的过程中深化知识理解,并能运用这些知识解决实际问题,完成常规实验后,可给学生提出实验课题,使学生能利用已有的知识、技能解决问题,但要注意解决方案应具有多样性,要有意识地为学生营造一种探索的氛围,培养学生的创新意识和创造能力.例如,没有量筒,如何测出一瓶食用油的密度?学生应用质量、重力、密度、二力平衡和阿基米德原理等已有的物理知识和用弹簧秤测重力等已有的实验技能设计了实验,能灵活有效地解决问题.学生用“替代法”测出一小瓶水的质量m_水,再在另一相同小瓶中倒入同样多的食用油,测出其质量m_油,根据V_水=V_油再由ρ=m/V得m_水/ρ_水=m_油/ρ_油就能求出油的密度,有的学生利用连通器原理,U形管两侧液体压强相等的方法:先在U形玻璃管内装入一定量水,再在其一侧加少量食用油,在平衡面两液体交界处取一条水平线,用刻度尺量出平衡面以上油柱及水柱的高度h₁和h₂,根据左右压强相等,即p左=p右,ρ_油gh₁=ρ_水gh₂求出油的密度.增强设计性实验,多方位激活学生思维,会使学生灵活运用所学知识从不同角度解决问题,对培养学生创新能力是十分有益的.

三、改变不同的实验条件,关注预期不同的实验现象

实际教学中经常引导学生去追溯物理学家思考、研究的源头,从中吸取物理思想的营养.对教材中的演示实验和学生实验,尽量拓展实验的设计和操作过程,引导学生思考:“为什么要这样做?”“还有其他的可行办法吗?”教学中经常渗透物理学思想,有利于提高学生创新能力.如“鸡蛋会不会破?”实验:鸡蛋从一米多高的地方落下到地板上,肯定会被打破.当在地板上放一块泡沫塑料垫,尽可能把鸡蛋举高,然后放开手,鸡蛋下落到泡沫塑料垫上,看看鸡蛋会不会被打破.设计这个实验的目的是要让学生理解动量定理,预期的现象是鸡蛋下落到泡沫塑料垫上后,不会被打破.如果要求学生把鸡蛋从1米左右高度下落,那么预期的现象是很容易实现.但这样的实验不利于培养学生科学探究能力、科学精神和科学方法.

实际上,在教学中拓展上述物理实验的办法,可改变上述实验条件:(1)让同一鸡蛋从不同高度下落时,让学生观察鸡蛋是否能一直保持完整而不破损,当然随着高度的增加,鸡蛋最终会被打破.(2)使用不同的鸡蛋同时从两三米左右高度下落,学生会发现有些鸡蛋完好,有些破损.这是为什么呢?这时,教师应引导学生深入思考这些与预期不同的实验,并提出能继续深入探究的

课题,如鸡蛋壳的硬度等.通过对不同的鸡蛋进行进一步探究,可以培养学生的科学态度和严谨求实的精神.

四、改革实验教学模式,发挥主导、主体功能

物理学实验是人类认识世界的一种重要活动,是进行科学研究的基础;物理学理论则是人类对自然界最基本、最普遍规律的认识和概括.按照新《物理课程标准》要求,大力探索、改革中学物理实验教学模式,建立实验教学程序、优化实验教学过程,充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位.教学中,教师要充分相信学生,使学生主动参与实验,帮助学生学会自觉看课本,引导动手进行实验操作,开拓思路,对疑难或错误问题认真分析讨论,发挥学生的主观能动作用,激活学生自主学习的积极性和主动性,变单向信息传递为双向、多向式信息传递与交流.教师在课内讲重点、关键点和注意点,发挥好主导调控作用.采取提问、答疑、讨论、观察实验现象、动手操作等方式,不断加强对学生实验方法和创新能力的培养.

五、优化实验教学方法和手段,将实验教学延伸到课堂之外

(一)兴趣是把学习推向更高层次的永恒动力.法国教育家赫尔巴特指出:“教学应当贯穿在学生的兴趣当中,使学生的兴趣在教学的每一阶段都能连贯表现为注意、等待、探究.兴趣既是教学手段,又是教学目的.”因此教学中教师要着力激发学生的学习兴趣.如学习“光的直线传播”后,让学生课外做“针孔照相机”的实验,有些学生还做成了可调节式的,效果较好.事实上有些课堂实验和课后小实验可改为探索性实验.如一个大烧杯和小试管中均装有水,对大烧杯底部加热,当大烧杯中的水沸腾时,观察小试管中的水是否会沸腾.学生觉得这题很难回答,但让学生动手并去观察这个实验方法,结果发现当大烧杯中的水沸腾后,小试管中的水真的没有沸腾,进而引导学生分析其原因,归纳得出沸腾的条件:①达到沸点;②继续吸热,这种亲身体验的“发现和获取成功”的过程,给学生留下了深刻的印象,培养了学生操作、实验、观察、分析等能力,有效地激活学生的探索欲望.在教学过程中,注重激发学生学习兴趣,当学生把学习当作自身需要时,就有了强烈的学习动机,他们就会愉快地学习.

(二)利用多媒体模拟物理实验,可帮助学生理解实验原理和现象.多媒体辅助教学,可以提升教师的现代教学意识和观念,创设良好的课堂氛围,优化教学过程.当前,计算机多媒体技术很先进,制作功能强大,能制作出十分逼真,互动性很强的模拟物理实验课件,演示效果很好.在实验教学中,能适时适度地利用多媒体辅助实验教学,可以有效提高实验教学效率.对那些知识比较抽象,受实验条件限制、或进行实验有危险等实验,教师可运用Flash及Power Point等软件来制作课件,利用多媒体集文字、图像、图形、声音、视频、动画于一体的功能,通过生动、形象、动感、新颖的画面演示物理实验,将比较抽象,难以理解的物理现象由抽象变直观,由静态变动态,激发学生的积极性,提高教学效率.如讲到“电流”时,电流是电荷定向移动形成的,但电流是看不见摸不着的,利用计算机多媒体技术动态模拟显示出来,有利于学生对电流知识的理解.

(三)开展物理活动课,培养学生的创造能力.物理来源于生活,物理实验教学应该与生活紧密联系起来.开展物理活动课,就是让学生走出课堂,走上社会,引导学生主动接触生产、生活实际,把所学的物理知识运用到生活实际中去,扩展学生物理知识应用实践的空间,使学生充分认识到物理来源于生活,同时又是解决生活问题的基本工具.在物理实验教学中,根据学生的生活体验,科学、有效地创设生活情境,使学生在熟悉的物理生活情境中愉快地探索问题,采用灵活多样的切入方法,找到解决问题的规律.如,鼓励学生开展课外小实验、小制作,以促进和加深对课堂知识的理解.课外小实验可以利用生活中一些边角余料或废弃材料自制实验器材,独立进行实验,实验中没有成套仪器,没有固定实验步骤,没有老师指导,一切靠学生自己去完成.如学习“大气压”后,制作“水气压计”;学习“简单电现象”后,制作验电器;学习“质量测定”后,制作简易天平测质量.在实践中,学生创造性地选器材,做成形状别具一格,让人耳目一新,通过实践学生得到展示创造才能的机会,体验到了成功的喜悦,提高了实验能力,极大培养了学生创造性思维与动手动脑的好习惯.把物理知识与生活、学习活动有机地结合起来,通过收集资料、动手操作、合作讨论、辩论、小组活动、参观调查等活动,让学生在活动中真正感受到物理在生活中无处不在,激发学生学习的兴趣,提高他们利用物理知识解决实际问题的能力.在校园内举办物理知识讲座,开设物理与生活问题板报,开展物理知识竞赛等第二课堂活动,将物理实验教学延伸到课堂之外,满足爱好物理的学生的求知需要,扩大学生的物理知识面,培养学生学习物理的兴趣.

物理实验教学创新和优化,加深和巩固了学生对物理概念、规律的理解,掌握基本的实验技能,得到科学研究方法的训练,有利于激发潜能,培养学生的创新精神和实践能力.合理改进和优化物理实验教学,使学生成为学习主人,培养学生创新意识和创新能力.

(责任编辑:易志毅)