让自主创新能力在物理实验教学中升华

希望你好

江苏省无锡市江阴市璜土中学　徐晓东



　　物理学是一门以实验为基础的自然科学，实验在物理教学中占有重要的地位。物理实验是一种能动的实践活动，是手脑并用的过程。在中学的各门课程中，物理课在提高学生的科学素质方面起着无可替代的作用，实验在物理教学中更是占有着重要的地位。加强实验教学，提高物理教学效果和开发学生创新能力，在加强素质教育的今天，显得更加突出，尤为重要。



　　现代理科教学的一个重要的特征是从强调知识内容向获取知识的科学过程的转变，从单纯积累知识向探求知识的转变。重视科学过程构成了现代理科教学的基本原则，如何培养学生的自主创新能力成为物理实验教学改革的重要探索课题，也是物理实验教学改革的发展趋势。



　　一、对演示实验实施“三自主”



　　传统的演示实验的教学是老师做，学生看。由于缺少“参与”意识，往往调动不起积极性，发挥不了主体作用，学生的独立操作能力及创造力就难以得到充分培养。变演示实验为分组实验，就是在教师的启发指导下将演示的过程转化为学生自己独立地运用实验去探求知识或获取必要的感性知识，从而自己得出结论的过程。这样做不仅可以在课堂上增加了学生动手动脑的机会，加强实验基本功的训练，而且还可以通过实验探求知识，获取知识。对学生来说，按照思维发展获取新知识的过程，本身就是创造的过程。变演示实验为分组实验，增加的就是学生的创造体验。这种效果是单纯的演示实验所不能达到的。



　　1．学生自主设计实验方案



　　实验方案的设计关键是让学生考虑好实验目的、原理。在研究焦耳定律的演示实验时，教师先向学生出示了这节课的课题：“电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关”，怎样才能看到电流通过导体产生热量的现象（要用到物理研究的转换法）。学生经过老师的启发、引导，再经过他们认真思考，自愿组合的小组讨论，设计出不同的方案，有的方案效果特别好。例如：取两根阻值不同的电阻丝，在每段电阻丝上用凡士林粘上若干根火柴梗，通电后会发现阻值较大的电阻丝上的火柴梗依次掉下来；有的学生让烧瓶中的空气受热压强增大，推动管中的红水柱移动；有的学生想到使木条吸收电热升温达到着火点而燃烧……，这样变限制性的演示实验为开放性探究性实验，极大地激发了学生学习和探究物理的积极性，培养了学生的发散思维和创造性思维能力，学生自主探究能力就得到提升，学生为主体、教师为主导的教学理念得到了实践。



　　2．学生自主选制实验器材



　　学生设计出实验方案后，可以向实验室借一些仪器，还可以利用废旧物品自制一些器材。如：一些同学把废电炉丝制成电热丝研究焦耳定律，把废干电池中的锌片取出作电极，制作水果电池；用废弃的可乐瓶研究液体压强与深度关系；用家里废弃的花线与大铁钉做成电磁铁，研究电流的磁效应；用废弃的薯片筒和薄膜纸模拟照相机等等。这样不仅有效地利用了废物，减少对环境污染，而且还锻炼了学生动脑动手的能力，同时也充分发挥学生创新能力与实验构建能力，还开阔学生视野，增长了学生的见识！对于物理小实验制作，学生激情高涨，意犹未尽，学生的求知欲得到满足，学生探索知识奥秘的激情得到点燃，学习积极性得到有效的激励。



　　3．学生自主演示自己设计的实验



　　同学们把实验设计出来，都想主动地把实验演示给大家观摩，每个同学都希望得到大家赞许而得到满足成功感。当演示实验成功时，会得到同学的掌声与敬慕；当演示实验失败时，虽然没有掌声，同学们会伸出友谊之手，在精神上鼓励他们，在设计实验中会辅导他们，在操作上帮助他们。学生演示的实验可以相互探讨、相互磋商，相互学习；从而达到共同成功、共同提高的愿望。这样做的好处之一：可以增加学生知识与情感的沟通与交流；好处之二：可以展示学生成功喜悦感与树立学生学习自信心；好处之三：培养了学生观察能力和数据的处理能力，现象分析能力。同时不仅发挥了学生的主观能动性，而且培养了学生动手操作能力。



　　二、对学生实验采取“三开放”



　　1．实验方法开放



　　就以测导体电阻为例，上课时让学生明白实验目的，至于实验方法由各小组讨论决定，并要求同学们画出相应的电路图。同学们通过相互讨论、研究后，实验方法多种多样，如伏安法、伏阻法、安阻法、极端法等等，有成绩好的学生还采用了单表间接的测量方法。通过老师要求不限制实验方法设计测电阻活动，大大提高学生运用知识的综合能力，同时挖掘了学生的发散思维和勇于创新的精神。真正体现百花齐放，百家争荣的气氛。学习上主动性学习与研究性学习的精神就得到充分发挥。学生的学习气氛油然而生，真正使学生在宽松和谐的气氛中学到知识，在乐学环境中锻炼了能力。



　　2．实验步骤与目的开放



　　在伏安法测电阻的实验中，进入物理实验室只带课本，不要求带实验报告手册。学生动手前老师只强调各种电表的使用方法以及注意事项。在实验过程中，有的同学用伏安法测电阻时，分别用内接法和外接法，让学生体验实验方法的多样性，使同学们达到了测电阻如期的目的。有的同学还用该电路图验证了影响电阻大小大的因素，取两段横截面积相同，长度不同的铁导线；或长度相同而横截面积不同的铁导线；或长度横截面积相同的铜和铁导线分别测出它们的电阻并进行分析。这样培养了学生的观察、分析问题能力，实验中的应变能力，也熟练了学生实验探究方法（如控制变量法）



　　3．实验归纳开放



　　实验后让学生，多角度、多层次深入细致地观察、分析实验现象和数据，从而开放性地归纳出实验结论。如：有的小组分析真实的实验数据，得出如下结论：A．伏安法测电阻时，用内接法测量值偏大，用外接法测量值偏小；B．多次测量，求平均值可减小误差；C．影响电阻的因素除了长度、横截面积、材料外，还与温度有关。通过以上几个方面的归纳与总结，培养了学生的分析、概括实验结论的能力，还拓展了学生的知识领域。



　　三、对于课外实验，引导学生“三重视”



　　物理的课外实验活动是实验课堂教学的重要补充，是开展素质教育的重要途径。物理课外实验活动由于集知识性、趣味性于一体，而深受学生的喜欢。学校应尽量组织开展形式多样的物理课外实验活动，使之成为实验课堂教学的有益补充、延伸和扩展。学生通过参加丰富多彩的课外实验活动，不仅能培养学生观察和实验的动手能力和运用所学知识来分析、解决实际问题的能力，而且还能培养思维能力和创新能力、开阔眼界、丰富知识。这些都是课堂上得不到的，更不是几道习题就能替代的。学生获得系统的物理知识，主要来源于课堂，但知识的运用、扩展却是在课外。所以，物理的课外实验活动是物理实验课堂教学的延伸和补充，以弥补课堂教学对学生能力培养方面的不足。教师只有把实验课堂教学和课外实验活动有机地组织好，才能培养学生对物理学习的兴趣，引导他们通过观察和动手实践去分析和解决物理问题，逐步提高他们的能力。



　　1．重视课本上的小实验



　　比如：在讲授《大气压强》这一节，教者先做了一个演示实验，将小试管套在装水的大试管中，口朝下倒过来，小试管上升，看到这样的现象，同学都非常惊奇，原以为会掉下来的小试管居然向上运动，到底是什么力使小试管上升呢？同学们都希望揭开其中的奥秘。接着引导大家分析小试管的受力情况，小试管受到一个向下的重力，而现在的小试管正在向上运动，说明小试管一定还受到一个向上的力，使谁施给小试管一个向上的力呢？同学们互相讨论，我们没看见施力物体，那么是不是我们看不见的空气给小试管一个向上的力呢？如果空气是施力物体，那么它一定能给其它的物体也施加类似的力。按照以上的猜想，学生根据老师的启发作了不少实验：①用注射器吸水实验；②吸管吸饮料实验；③（模拟马德堡半球实验）将两个带吸盘的挂衣勾对齐并用手捏紧各处，然后两个同学拉挂钩实验；④在杯中装满水，盖上一个硬纸片，把杯倒过来，纸片不往下掉实验；⑤瓶口吞蛋实验；⑥拔火罐的实验等等。通过以上实验证明大气压强和压力存在。这样既活跃了学生思维，扩展了学生知识视野，也大大提升了学生实验操作能力，同时大大激发了同学们学习物理，应用物理知识的兴趣。



　　2．重视引导学生巧用器材、演示各类型物理实验



　　在九年级的物理教学中，有关摩擦力的方向问题是教学的难点，为了让学生更好的理解，因此我利用牙刷作了一个小实验收到了很好的效果。首先把两把型号相同的牙刷的刷毛适当去掉一些，使其能在投影仪的屏幕上看到刷毛清晰的像，演示时用两手分别握住两支牙刷的手柄，采用推、拉的方式让学生观察用力方向与刷毛弯曲方向来演示几种情况下摩擦力的方向，其效果既直观又形象。真正使抽象内容变得逼真、具体、便于理解，起到变抽象为具体；变复杂为简单，变模糊为直观的效果。又譬如：自行车是同学熟识的交通工具，当你骑自行车向前时，由于前轮受向前推力作用，其摩擦力就向后，后轮在动力作用下将顺时针转动，则摩擦力就逆时针方向阻碍车的前进，综合以上现象，学生对摩擦力的方向就触类旁通，迎刃而解了。



　　有的同学用废弃的饮料瓶做了以下几个物理实验：1．将一个空雪碧瓶截去上部并装入适量水，然后盖上一张硬纸板，将鸡蛋放在硬纸板上，快速拉去硬纸板后，鸡蛋并没有随纸板一起移去，而安然落入杯中，显示物体具有惯性实验。2．又取一雪碧瓶，在其侧壁钻三个上下高度位置不同的小孔，用橡皮塞塞住，给瓶里充满水，将瓶放在足够高的桌面上，然后同时拔掉橡皮塞观察发生的现象，显示了液体的压强随深度的增加而增大的实验。3．取一个截去下段的雪碧饮料瓶倒立，把乒乓球放在饮料瓶瓶颈处，然后向瓶里注水，会发现水从瓶流出，乒乓球不上浮，接着用手指堵住瓶口，不久就可观察到乒乓球上浮起来。这个实验有力证明了浮力产生的原因。这些都是让学生养成研究物理现象的习惯，培养学生巧用器材做实验能力，从而加深对课本知识的认同与理解。



　　在教学中适当引导学生用生活中常见的废旧器材做实验，既减少了环境污染，又做到废物的利用，同时也有利于学生学习兴趣的激励和动手能力及创新能力的培养，从而收到良好的教学效果。



　　3．重视物理知识与生活接近的实验内容



　　学了阿基米德原理后、要求学生学而致用，引导学生用家里常见物品（杆秤、水桶、茶杯……），测一些物体的在液体中所受到的浮力或间接测物质的密度实验；学习了电功率后，引导学生设计一个用电能表测量、手表测量家用电器工作时的实际功率的实验；学了压力的作用效果知识后，引导学生用铅笔与手指研究压强跟压力关系、受力面积的关系的实验；学习机械效率后，引导学生用自己书包背着书本登楼梯时的机械效率；学习杠杆知识后，引导学生用人的身体做体操或推实心球时分析哪些是费力杠杆？家庭用的扫把、筷子、羊角锤、剪刀分析是什么的杠杆等等。如果让课外小实验持续的开展下去，学生的动手能力就得到了加强，分析问题和解决问题的能力就得到提高，创新能力得到充分的拓展，学习物理的兴致得到激励，自主探究的思想得到陶冶，何乐而不为？



　　总之，在教学过程中，既要遵循“教师为主导，学生为主体”的教学规律，同时也要不断加强实验教学的改革与创新，以激发学生学习的兴趣为核心，注重培养学生能力为动力。发扬勇于创新，敢于创新的精神，全力培养学生的创新意识和实践能力，这是我们物理教师责无旁贷、义不容辞的职责。