实验教学与创新能力的培养

实验教学与创新能力的培养

中学物理是一门以观察、实验为基础的学科，是培养学生创新能力的重要途径。在进一步深化素质教育的今天，教师应该结合创新教育的精神，在物理教学中加强对学生创新能力的培养。当然，创新能力的培养也不是一蹴而就的，它是一个渐进的、长期的培养过程。认真探讨物理教学如何培养学生的创新精神和提高创新能力的问题是十分重要、势在必行的。下面主要阐述在初中物理实验教学中培养学生创新能力所应重点解决的几个问题．

一、转变教师的教育观念

目前实行的初中物理教师定量工作制中未考虑实验这项繁琐复杂的工作任务，消弱了实验这一环节。由此而引发了某些教师“做实验不如讲实验”，“讲实验不如背实验”的荒谬作法。这一现象严重妨碍了培养具有创新能力的人才。教师首先应该认识到，教育不应该仅仅是训练和灌输的工具，它应该是发展认知的手段。初中物理教学确定以实验为基础，用实验来激发学生的学习兴趣，充分发挥学生参与教学的主动性和积极性，培养他们操作实验、设计实验的实践能力和创造能力。只有学生的积极参与，才能使学生达到掌握物理实验技能、养成科学的实验态度和提高自身实验素质的目的，从而学会运用实验手段解决物理问题。

其次，要认清的问题是创造力与智力的关系。心理学研究表明，创造力与智力的发展并不同步。而某些教师比较喜欢智商高的学生而不喜欢创造力强的学生，因为创造力强的学生往往有更多的不合乎传统的兴趣，他们常常探究那些特别不符合“教学常规”要求的知识领域，为教师增加了教学负担。实际上，教师的这种看法已经束缚了学生创新能力的发展。

再者，随着科学技术的飞速发展，现代教育技术进入课堂，给传统的物理教学模式注入了活力。但在具体的实施过程中，还必须根据实验教学的内容选择恰当的教学手段，避免因使用现代化的教育技术而引出新的问题。有些教师过分追求先进的教学手段，迷恋于各种电教仪器和多媒体教学的模拟实验，让学生看看了事，不重视让学生看实物，动手实际操作，放弃了运用实验的直观教学方法。这一做法只能造成学生记实验、背实验，使学生失去了锻炼自己创新能力的机会，这样不仅挫伤了学生学习的积极性，而且严重影响了培养具有创新能力的人才。

二、优化实验教学目标

在实验教学中实施创新教育，教师首先必须优化教学目标．教学目标的制定既要考虑到

学生所要掌握的知识、动手操作能力以及思想品德教育等因素，更应该考虑到学生所要发展的创新意识、创造性思维、创造性想象和创新个性。

教师在备课的过程中，要在分析教材、分析学生状况的基础上，有意识地渗透创新教育的思想。并贯穿整个实验教学过程。因此，教师的教学设计要始终渗透对学生创新意识的培养，并且要制定适用于不同层次学生的多层次实验教学目标。在整个实验教学过程中，教师都要力求做到“稚化”自身，即从学生的角度，以学生的眼光来审视所遇到的问题，因为有些问题在教师看来是不起眼的小问题，对于学生来说却是一次难得的“创新”机会。教师要在挖掘实验内容的基础上，精心设计有利于培养学生创新能力的实验切入点，这些切入点可以是实验中的有趣现象，也可以是物理学家的创新经历和体验，或者是展示学生自己的创新成果等，以激发学生的求知和创新欲望。教师要善于引导和迁移学生的创新意识，以使其发展成为对科学真理的追求与探索。

三、改革陈旧的实验教学模式

大胆改革不适应新形势下中学物理实验教学模式，科学设计实验教学程序，优化实验教学过程、实验教学方法和培养创新能力，建立起“引导—探索—实验—掌握”的教学模式。这种教学模式应当充分发挥教师的主导作用，突出学生的主体地位。教师要充分相信学生，使学生主动参与实验．课本让学生看，实验让学生做，问题让学生提，思路让学生想，疑难让学生议，错误让学生析。让学生独立设计实验，最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性，充分发挥学生的创造才能，培养他们的创新意识，变单向信息传递为双向式、多向式信息传递与交流。教师在课只内讲重点、关键点和注意点，发挥好主导调控作用。

就分组实验来讲，教材从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项，写得面面俱到。每次实验课教师还要花相当长的时间根据教材讲实验目的、原理……，然后学生照着现成的实验步骤，在同一时间全班同学用相同的仪器，同一种方法，在规定时间内做同一个实验，最后得出同一个结论。这样就有可能导致部分学生看别人怎么做，自己就怎么做，特别是两人合做时，有极少数学生只看不动手，也不留心观察实验，不记录有关数据，更谈不上去思考。这种教学模式不利于提高学生发现问题和解决问题的能力，不利于引导学生突破固定思维模式的障碍，不利于学生创新思维方法的形成，不利于学生智能的发展，更谈不上培养学生的创新能力。教师在教学中应该按照教学大纲规定必做的分组实验，采用一人一组，总体安排，并将学生分成三种类型：第一类是理解能力差，反应较慢，动作缓慢；第二类是思维敏捷，动作粗糙；第三类是独立思考，动手能力强。不管哪类学生整个实验过程全部由学生自己独立完成，教师必要时答疑引路。另外还要改革实验报告的书写，实验报告不要求

统一的格式，只要求与实验相联系，写出本实验成功的关键、有何不足等有关内容。

另外，教师可以把某些学生实验和演示实验设计为探索性实验，使之达到不同层次创新能力培养的目标。探索性实验教学较课堂教学有更广阔的活动空间和思维空间，可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望．学生在自己“探索”物理规律的实验过程中可以把动手和动脑结合起来，锻炼和培养自己的创新能力。教师应选取合适的、需要探索的问题作为实验内容，在教学中可以利用新旧知识间的联系提出需要解决的问题，并设计一系列有针对性、启发性的问题作为铺垫，设计问题时应充分渗透创新能力的培养，要利用学生的原有知识，引导学生在运用知识的探索过程中有所“创新”地解决问题。教师应让学生明确探索性实验的基本环节，并在实验仪器的选取与操作、实验现象的观察、实验数据的处理、实验故障的排除及结论的得出等一系列环节中，及时对学生进行指导，使学生在相对独立的实验活动中体会创新的艰辛与愉悦。如实验设计思想，物理学方法，实验技巧等。为了使创新能力的培养长期化，教师可有计划地组织学生进行系列化的探索性实验，并把实验内容和生活中的实际问题联系起来，使创新能力的培养和物理知识的学习紧密结合。

四、遵循“问题实验”的教学原则

提出问题、解决问题的能力是创新能力的一个重要方面。在中学物理实验教学当中，教师要在激发学生创新意识的基础上，加强培养学生发现、提出和解决问题的能力。教师要为学生提供发现问题、运用知识解决问题的机会和条件，并使学生在学习过程中体会到创新的成就感。教师要充分挖掘实验内容在培养与训练创新能力方面的内在因素，设计恰当的物理问题，这些物理问题应满足如下要求：一要有适当的难度，二要在实验中富有探索性，三要能培养与训练所有学生的创新能力。在实验中要启发学生自己发现问题，自己解决问题，使学生逐渐养成独立获取知识和创造性地运用知识的习惯。如在演示实验的过程中，教师要避免直接把结论灌输给学生，而是要对学生提出分析问题所提供的物理情境、物理过程、观察实验现象等具体要求，并给学生以适当的思考时间，使他们获得“亲自得出研究结论”的创新机会，在实施创新行为的过程中发展能力。

在解决问题，特别是解决实际问题的过程中，学生的创新能力将得到进一步地训练和发展。当然，这类题目绝对不是靠简单的死记硬背书本知识和套用物理公式就能解决的，而是需要从创新的角度，运用创造性思维来解决。如这样一道题：一同学要把悬挂在天花板上的两根细绳系在一起，但这两根细绳相距很远，他无法同时把它们抓住；房间里只有一把椅子和一把钳子。此同学尝试用椅子来解决问题，但未能成功，那么该怎么办呢?能否运用学过的物理知识来解决此问题呢？钳子可以起什么作用？……学生经过思考，也许会想到利用单

摆的知识：把钳子系在一根绳子的下端，使其摆动，然后抓住另一根绳子站到二者的中间，待第一根绳子摆过来时把它抓住，这样就可以把二者系在一块了。这类问题，既巩固了所学的知识，又培养了学生的创新能力。

五、利用设计性实验培养学生的创新能力

我们在抓好演示实验和分组实验的同时，努力开拓实验教学的新构想，探索设计性实验教学的新路子。设计物理实验需要灵活、综合地运用所学的物理以及相关学科的知识和技能，还需要学生：(1)查阅资料，设计实验原理和实验方法；(2)根据实验要求，正确选择实验仪器；(3)设计独特的实验构思；(4)独立进行实验操作。因而利用设计性实验能有效地培养学生解决物理问题的能力和创造能力，对学生进行科学方法教育。

（一）、设计性实验的不要求突出实验内容的复杂性，题目只给出实验目的和要求，由学生根据目的要求去独立查阅资料，独立制订实验方案，在自己认真思考的基础上，提出自己分析、解决问题的设想，然后在教师的指导下独立地去解决，最后写出实验报告。

（二）、从设计性实验形式上，我们将设计性课题分为两种类型：第一，给定某种仪器设备，要求完成某一物理量的测定或某一物理现象的观察研究；第二，只提出测量要求，不限定实验方法和所用仪器，完成某一物理量的测量任务。

（三）、设计性实验的内容可以分为以下三类：第一、测量某一物理量的课题。如“测平均速度”的课题，给学生斜面、小车（或小球）、刻度尺、手表（或停表）、金属片等，由学生设计出实验装置、实验原理、注意事项、实验结论等内容。这类实验便于结合实际，促进学生把基础知识转化为能力。第二、探讨研究和应用的课题。譬如在初中物理第一册学习了“长度的测量”后提出“毫米刻度尺测不出一张纸的厚度，也测不出两张纸的厚度，但是能测出一百张纸的厚度，而一张纸的厚度，只要把测出的厚度除以总数就可以知道了”。我们在教学中向学生提出：“给你一个圆柱体、大头针、刻度尺、测出一张纸的厚度”的课题。然后注意引导学生进行分析讨论，设计实验方案，最后得出计算表达式。这样通过教师的引导，学生自己的探讨和研究，消除了学生认为用毫米刻度尺测量一张纸厚度，必须取一百张的固定思维模式。这类实验可以培养学生思维的灵活性，开拓学生思路，培养学生的创造性。第三、研究测量方法的课题。例如在伏安法测电阻后，我们提出：“一位无线电修理工手边有最大阻值为50Ω的滑动变阻器R0和未知电阻Rx各一只，除用伏安法测量Rx外，还有哪些方法能测出它的大小(器材自选)”。这样的研究课题，让学生根据课题要求，设计出六种测量方法。这类实验可使学生学习和掌握一些实验中经常用到的测量方法，可培养学生的变通能力。

初中物理实验教学还要从课内扩展到课外，从校内扩展到校外，要加强与其他学科的交叉渗透。因此，我们还必须注意创设创新教育的大环境，使之与创新能力培养相适应。同时教师要注意减轻学生的作业负担，使学生有时间和条件去接触自然、参加社会实践，在实验教师的指导和帮助下，选择进行发明创造的课题，并通过自己的创造性工作，以自己的创新行动，关心和满足学校、家庭和社会的各种需要。学校还要采取措施构建创新教育的环境。如为学生提供自主性、首创性和个性化表现的机会；合理安排课程，积极开展第二课堂，组织学生开展小发明、小创造等活动，为学生创新才能的发挥留有余地；对学生的创新成就进行奖励等；要在校园中形成浓郁的崇尚创新、尊重创新人才的气氛，使学生能够处处感受到创新的气息，以创新的心态去学习和生活。