創新物理實驗教學，培養學生能力

創新物理實驗教學，培養學生能力

        回顧物理學的產生和發展過程，物理學的每一個概念、規律的發現與確立大都依賴于實驗，同時實驗也是研究和發展物理學的基本手段。它不僅是技術的操作過程，而且包含著豐富的物理思想、物理方法以及創造原理和創新技法。因此，物理實驗的教學是培養與訓練學生創新能力最有效的途徑。但要達到理想的效果，必須對教材中的演示實驗和學生分組實驗進行創新設計，并在課堂教學中科學實施。筆者在教學實踐中對物理實驗教學的導入、實施與創新設計進行了有益的探索，并形成了一些優化策略。
        一、注重實驗的導入，構建科學探索的課堂氛圍
        大多數老師都會注重一堂課的引入，但一個演示實驗或學生實驗怎樣導入，卻考慮得比較少，往往直接把實驗裝置擺上講臺進行演示，這正是當前課堂教學的弊端。事實上，一個好的實驗引入，不僅能激發學生的強烈興趣和求知欲望，還能為學生提供發現問題、運用知識的機會，提供創造性地解決問題的條件，使他們的創新能力得到培養和發展。
        實驗的引入十分重要，但如何更好地引入一個實驗呢？就其導入方式而言，主要有以下兩種：
        1.從原實驗原理（或舊知識）中導出新實驗的原理，再引入實驗。
        2.從舊知識中導入新實驗的所用器材，再引入實驗。
        所以實驗導入時，可以先推導出即將演示實驗的原理，也可以先導入其所用器材，進而介紹實驗裝置和實驗操作。
不管哪種導入方式都必須注意“布局”，老師的提問或是學生自己發現的問題，都要能剌激學生心理產生疑問，使他們產生心理上的不平衡，進而激發探究的欲望，這樣學生才有探索的內動力，才易形成探索的課堂氛圍。學生一旦有機會運用知識解決一些問題，他們就會在推導過程中積極應用分析與綜合、演繹與歸納、分類與比較等各種思維方法進行思考。經歷這樣的學習過程，學生不僅掌握了知識，提高了邏輯推理能力，同時也激勵了他們的創新精神和創造能力。
        二、注重實驗的實施，突出科學方法，顯化創新技法
        一個成功的演示實驗，不僅要有理想的實驗裝置，更重要的是如何實施實驗的演示及教學，以充分發揮其教育、教學功能。法國科學家貝爾納說：“良好的方法能使我們發揮天賦和才能，而拙劣的方法卻會削弱甚至扼殺我們的才能�！币虼耍�在教學過程中應把實驗中的技術、豐富的物理思想和物理方法以及蘊含的創造原理與創新技法傳授給學生，對發展學生的物理創新能力可以起到事半功倍的效果。在實驗教學的實施過程中，教師應注意將它們“顯化”，加以突出，給學生產生深刻的印象。可以說，這相當于在培養與訓練學生的物理創新能力的進程中加進了一劑催化劑。       中學物理實驗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、機械放大法、光學放大法、模擬法，還有替代法、轉換法、平衡法、補償法、共軛法等。而且每個實驗都是經過長期的教學實踐而確定的，也是教育教學創造活動的結晶，因此，其中也不乏創新技法，如聯想創造技法、類比創造技法、設問創造技法、列舉創造技法和轉換創造技法等。教師應注重實驗教學的實施——突出科學方法、顯化創新技法，讓學生體驗創新活動的樂趣，使他們從中培養創新精神，掌握好物理思想和方法，獲得創新技法。
        三、注重實驗的創新設計，全面發揮實驗在培養學生創新能力方面的作用
        對現有的實驗大膽創新已成為當前物理教學的共識。教師該從何種途徑引導學生對實驗進行創新設計呢？根據應用實驗手段研究物理問題時的基本過程，可歸納為如下幾種途徑：
        1.通過改變實驗目的和要求進行創新。教師可在原有實驗的基礎上，改變原有實驗的目的與要求，提出新實驗課題，要求學生利用原有的實驗器材（甚至可適當增減），對原有實驗進行創新改進，設計完成新實驗課題的實驗方案，從而培養學生改進原實驗、設計新實驗的創新能力。
        2.通過改變實驗原理和實驗方法進行創新。每個實驗都是依據一定的理論提出來的，這個理論就是實驗原理。為達到同一實驗目的，可依據不同原理設計出不同的實驗方案，因此可以通過改變原有實驗的原理或實驗過程中使用的具體方法進行創新，依據新的實驗原理、實驗方法提出新的實驗方案。
        3.通過改變實驗器材進行創新。這種創新情形需改變原有實驗的使用器材（包括測量對象），提出了在新的實驗器材基礎上測量原有的物理量或新的物理量的新實驗課題。一般學生應用原有的實驗理論和方法無法解答新的實驗課題，必須重新設計實驗方案或實驗步驟，這些都要求學生創造性地提出解決方法。
        4.通過增設或改變實驗情境進行創新。教師可以創設一種新的實驗情境和應用情境來改變原來的實驗，要求學生運用學過的實驗理論、方法及實驗技術來設計新實驗課題的新方案，處理新數據，解決新的實際應用問題，從而培養學生把所學的實驗理論、方法和實驗技術移植應用于新領域的創新能力。
        5.通過改變觀察的感覺手段進行創新。物理科學離不開觀察，觀察就是調動人的視覺、聽覺、觸覺等感觀系統與物理現象、規律或本質發生作用，以獲得感性材料。不同的感觀手段會使人對同一物理現象產生不同程度的認識，因此，實驗創新時可根據其特點，改變觀察實驗的感受器官，以達到更深刻的感性認識。
        6.通過改變數據的處理要求進行創新。數據處理是實驗研究的一個重要環節，必須注意“不因數據處理而增加實驗誤差，并盡量通過數據處理減少隨機誤差”。因此，為有效地減小誤差，應盡可能用圖像法來代替公式法處理數據。

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