谈物理实验教学中培养学生创新精神_物理实验教学方法谈
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谈物理实验教学中培养学生创新精神
培养创新人才是跨世纪中国基础教育的伟大使命，江泽民总书记在1995年全国科技大会上的讲话中指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力．”创新的社会，创新的时代，呼唤创新教育．然而，应试教育的模式扼杀对学生创新意识和创新精神的培养，尤其是体现在物理实验教学中——统一模式的实验设计，机械划一的实验器材，固定呆板的实验程序，已知样板的实验结论„„，学生在实验教学过程中应有的创新意识、创新精神、创新思维、创新操作活动都失去了存在和发展的空间．而对此状，教育界有识之士大声疾呼：改革实验教学，培养学生创新精神和创造能力．笔者就中学物理实验教学中如何培养学生的创新精神，谈四点肤浅的认识．
一、注重实验的探索性。培养学生对科学知识的创新
实验的探索性，就是要挖掘验证性实验中的新内容，或通过设计探索性实验把学生带入科学探索的情景中．让学生亲身探索知识，使自己成为发现者．这样长期训练会使学生的创新意识得以培养．例如，在探究“串联电路的电功率与电阻关系”的实验中，教师给出实验器材，“6V、3W”和“6V、6W”两个灯．然后让学生各自亲手串联连接。来探究两灯的发光规律．起初学生根据已有日常生活经验，估计一定是“6V、6W'’的灯比“6V、3W”的灯发光亮些，可是学生实际操作实验以后，却发现“6V、3W'’的灯比“6V、6w”的灯亮得多时，学生顿时会产生惊奇，这是怎么回事?又是什么原因?此时教师抓住时机启发学生思考：(11)灯泡的亮暗表示什么意义?(2)学校、家庭里的电灯之间一般是怎样连接的?(3)不同的连接方式，产生灯亮暗现象的本质是什么?通过分析对比，学生自己得出串联电路的功率与电阻关系的定性结论．纠正了日常生活中错误的感性经验，使学生的知识得以科学化．在这基础上教师还给学生两个变阻器，让学生再动手探究：如何在串联电路中让两灯同时正常发光，使学生学到的科学知识运用于实际问题中，又在解决实际问题的过程增强学生的创新能力．
二、注重实验的创造性．培养学生对科学方法的创新
人类的进步离不开发明创造，而许多发明创造都是在科学实验中产生的．通过实验尤其让学生自行设计的实验，可使学生的知识运用能力、创造能力得到全面的提高．例如，如何利用一根一端开口、一端闭封的长玻璃管(1米左右)，一把米尺和一些水银来测量大气压的数值．一般学生设计时通常立即会想到利用托里拆利实验法可测量大气压强．除此以外，还有其它方法吗?让学生考虑后教师可适当启发点拨，是否把玻意耳定律应用到该设计实验中，一经点拨，学生马上可设计：用水银密封住玻璃管中的一定质量的气体，分别测量出其开口向上及开口向下(也可以水平放置)对空气柱长度和水银柱长度，即可利用玻意耳定律求得大气压强．学生设计实验很少一步到位，有的甚至是失败的。但“失败是成功之母”．教师只要坚持让学生对自己的设计实验反复修正，合理“扬弃”，教师适当点拨，加以引导，学生的实验设计创造能力定会日臻完善．
三、注重实验的开放性，培养学生对科学思维的创新
培养学生的科学思维能力的方法很多，在物理实验教学中。从实验器材人手，是培养学生创造性科学思维的一种重要方法，要使学生随时具有创新意识，就必须要求学生具有一定的科学思维能力与学科知识相互渗透和扩散．在开放性实验中，所列器材或多或少。只有器材有多有少．才能激发学生的探索兴趣，进行创新思维．例如有下列器材：干电池、电键若干、导线若干、安培表、伏特表、电阻箱各二只，变阻器一只，请选用合适的器材，测定干电池的电动势和内电阻．这里组装器材的测量方法是多样的，开放的，只要能测出干电池劝势和内电阻均可以．学生可以选用干电池、导线、电阻箱、电键、一个安培表(或伏特表)进行实验测量；也可以选用于电池、导线、电键、变阻器、一个安培表、一个伏特表进行实验测量；还可以选用干电池、电键、导线、两个伏特表进行实验测量．总之，选用这些器材测定电动势、内电阻的方法可多达近十种．这样的开放性实验，既可以培养学生对器材敢取敢舍的精神，又能培养学生大胆探索的创新精神。
四、注重实验的多变性。培养学生对科学技能的创新
物理是一门以实验为基础的；1然科学，实验教学能为学生正确认识事物及其变化规律提供实验事实，又能培养学生观察现象、分析阅趣、解决问题的能力和方法．实验多变性是指利用一个实验原理，运用不同设计及操作，经过不同路径，达到同一个目的．实验的多立性己以生动的魅力和平富的内涵，在增强学生列科学技能内刨新方面有其独特的功能和作用．例如，在“验证牛顿第二定律”的学生实验中，通常把研究对象放在带有定滑轮的长木板上进行探究验证，实验的第一步就必须在长木板下垫一小木块以平衡摩擦力．能不能设计其它方法来“消除”摩擦力对实验的影响呢?让学生自己动脑筋、出点子，教师适当加以点拨启发，如把该实验对象放在气垫导轨上进行实验验证等．教师如果长期让学生多方位发散、多因素分析、多角度变换，力求找到其合理多变的技能和技巧，对培养学生科学技能的创新提供了一个捷径．
总之，以培养学生创新精神、创造能力为核心的素质教育正走向深入，在物理实验教学中开展反映素质教育灵魂的创新教育已引起广大物理教师的关注和深思，只要大家持之以恒，不断实践，反复探讨，定能取得丰硕成果．
物理实验教学中的素质教育
物理实验教学能培养学生细致、敏锐的观察能力；大胆探索、勇于实践的能力；分析对比，判断推理、归纳的逻辑思维能力；猜测、假设的想象创造能力和处理解决实际问题的能力等．这些能力构成了人在自然界和社会生存与发展必不可少的基本素质．这些基本素质的质量直接影响着总体素质水平的高低．
中学生时代是人的一生从幼稚向成熟的时代，是生理、心理、智力和能力快速发展的时代，在这段时间进行的物理实验教学，产生的影响是深刻的，意义是深远的，可能影响人的一生．在中学阶段物理实验教学是受教育者接受素质教育十分重要的组成部分，物理实验教学是实施素质教育的“绿色通道”．它在实施素质教育中有着独特的作用和不可替代的手段，它的教育功能应当充分被广大物理教育工作者认识和重视．
1、物理实验能激发学生的学习潜能
人生来就对世界充满好奇，总是不断提出为什么?思考并希望解决这些为什么．这就是渴望学习的天性，是人学习的潜能．
为了更有效地从物理实验上激发学生的学习潜能，教师必须引导学生把物理实验所提供的大量信息中筛选出有用的信息，引起学生的注意并加以强化，重要的是让学生感知这些信息对他来讲是有意义的，这样学生的学习潜能才有可能被激发．
2、物理实验能培养人主动学习的能力
素质教育的一个显著特点就是要使受教育者主动地学习、发展，积极地参与知识获取过程．
物理实验是一种能动的实践活动是手脑并用的过程，物理实验能很好地展示知识发生的过程．从认识实验仪器到分析实验原理；从实验器材的选择到实验方案的设计；从实验操作，实验数据的测量到实验结果的分析等等过程，都充分体现着素质教育的内涵，使学生自觉而主动地在分析中获取知识，找出规律，悟出道理．并能发现和掌握解决一般物理问题的方法．
物理实验为素质教育提供了切入口，为素质教育留出了时间和空间，为受教育者主动地掌握学习方法，发现学习规律，开放了“绿色通道”．物理实验能向学生呈现一条科学家探索真理的道路．
3、物理实验能培养人的科学态度，塑造人的优秀品格
物理实验本身是一个严格的科学过程，要想获得实验的成功，必须实事求是，一丝不苟，来不得半点的虚假，每个实验环节必须一环扣一环，在逻辑顺序上不能颠倒和混乱．实验数据的取得必须真实、正确，实验结果还必须经过实践的检验是否可靠、是否正确．物理实验确实能培养人尊重事实，尊重规律、尊重科学，使他具备踏踏实实、严肃认真的科学工作态度．这是科学的世界观和科学的方法论的具体体现．这也是做一个社会主义现代化公民的必备的最基本的素质．
严谨的科学工作态度也是完成物理实验任务不可缺少的条件．也是现代人不可缺少的重要素质．
物理实验还是艰苦的，往往为了获得一个可靠的实验数据，需要长时间的努力，要付出艰辛的劳动，几乎每个数据的测量都需反复多次，这是枯燥而又细致的工作，因此需要有坚韧的意志品质．美国物理学家达布罗指出：“有成就的实验者，必须具有无限的耐心，聪明的天赋，以及在设计和建造仪器方面动手的灵巧．”这是对实验者个人素质的恰当概括，爱因斯坦在对居里夫人的悼词中说：“她一生中最伟大的功绩„„所以能取得，不但是靠大胆的直觉，而且是靠在难以想象的极端困难情况下的工作热情和顽强．”
4、物理实验能发展人的个性，培养人的创造性思维
人的个性和创造性才能的发展，只有在自由的氛围中才会开花结果．物理实验为学生创造了这样一个教学平等民主的自由空间．每个学生可以自由平等地观察实验现象，可以凭自己的直觉或生活经验来分析判断实验的结果，每个人都可以亲自动手进行实验探索和实验验证．每个人都可以独立发表自己的见解，可以自由地和同学开展讨论，可以和同学一起共同完成实验任务．在实验中教师可能进行有利于学生个性发展的因材施教，可以鼓励学生创造性思维火花萌发．在实验过程中，学生的思维不会感到有压抑束缚，创造性思维才会发生．科学创造，贵在置疑，古人云：“学起于思，思起于疑”．在实验中学生的创造性会有所表现．比如他们提出的问题往往是“同中见异、异中见同、平中见奇”，从一般人不觉得有问题的地方发现问题、提出问题．事实证明物理实验是对学生进行创造意识训练的有效途径． 创新课堂教学的实施策略
自主创新课堂教学，指的是在课堂教学中，充分体现学生的主体作用，通过发挥教师的主导作用，达到发展学生智力，培养学生创新精神的一种崭新的教学模式．它的实施，必须依据教学的一般规律，主动地对教学的程序以及手段、方法进行有效的运用，从而达到提高课堂教学质量和效率．本文就自主创新物理课堂教学的实施策略做一初步的探讨．
一、创设智力上有挑战性的物理问题情境
创造性思维往往表现为直觉思维，即常常只抓住对象本质的主要环节，而忽略那些非本质的次要环节，思维结果往往以“顿悟”形式出现．因此，物理课堂教学中教师应经常有意识地创设有一定模糊度、在智力上有挑战性的问题，给学生以利用原有知识对问题进行分析、猜想的机会，让学生去发现、探索，大胆猜测问题的答案．例如在进行力的分解教学时，可通过这样的方式设置疑问：取一个大砝码放在桌面上，要用细线把它提起来，问学生用一根线提易断还是用两根线易断?学生都肯定地说是一根线易断；但实验演示的结果却大出意料．用一根线可把砝码稳稳地提起，而用相同的两根细线(有意识使两线夹角大些)提砝码时，线却一下子就断了．进而鼓励学生大胆去猜想产生这种有悖常理的现象的原因，激发学生解决问题的思维火花，培养学生的求异思维和创新能力．
二、给学生以主动探索、自主学习和解决问题的空间
学生对问题产生困惑并产生求解问题的愿望，这是实施自主创新课堂教学的前提．问题是思维的开端、学习的起点，从发现问题到提出问题、分析问题直至解决问题，是学生个体或群体积极主动展开思维探索活动的过程，也是主体作用发挥和主体性发展的过程．一些富有新意的物理问题的提出、分析和解决即是学生的创新过程．所以，在物理自主创新课堂教学中教师应留给学生谈、思、议、练等主动活动所必备的时间和空间，而不是教师“独占”．在具体的课堂教学过程中，教师应鼓励和支持学生提出问题，引导学生讨论并根据问题情境教给学生解决问题的策略，帮助学生不断提高创造性地解决问题的能力．例如在学习气体的等容变化规律时，可引导学生借鉴研究等温变化的方法，启发学生思考：应该如何研究?怎样研究?特别要求学生思考如何在实验中做到气体体积不变?让学生在熟悉的氛围中通过类比来研究陌生的规律，既可以激发起学生探究新知识的兴趣，又可以给学生以方法论的熏陶．
三、营造民主、和谐、合作的教学氛围
自主创新教学需要民主、和谐、合作的教学氛围的支撑．长期以来由于传统教学模式的影响，物理课堂教学成为教师的“一言堂”，缺乏必要的民主氛围，学生之间也是竞争多、合作少、其创造性受到一定的限制和压抑．因此，要培养学生的创新精神，必须营造一个民主、和谐、合作的教学氛围：一是实行教学民主，教师不仅要有博大的胸怀，勇于接受学生的批评意见，还要善于以参与者的身份与学生进行平等对话，允许他们提出不同的见解和观点，甚至对教师的观点提出挑战．二是开展合作学习，在生生互动的小组合作学习情境中，每个学生都有平等的机会在小组内讨论和解决问题．由于小组合作学习把学生从传统的班级授课中单纯的旁听者转变为学习活动的积极参与者，由学习上的竞争对手转变为相互协作的伙伴，因此既促进了学生积极主动地思维，也增强了学生学习物理知识的主动性．
四、注意激发学生的多方面思维，使其智力活动多样化
学生的创造性不一定都是逻辑思维进发出的创新火花，不少是由具有直觉逻辑思维性质的“心血来潮”激发出来的灵感．它往往是在热烈的互动氛围中和相互议论的启迪下产生出来的，是一种群体共生效应的产物．所以，培养学生的自主创新精神要与培养学生在学习过程中的独立性与互动性，激发生动活泼的互动环境结合起来．在自主创新物理课堂教学中，要紧紧抓住物理学科的特点，实施活动教学，使学生学习物理知识的智力活动多样化：视、听、谈、思、议、练．使教学进程能够顺应学生学习的心理流程，切合学生的发现思路，实现耳、眼、口、手、脑的协调，形成识记、理解、应用、分析、综合、反馈、调控的适时交叉、穿插渗透的“立体式”课堂教学结构，尽可能使学生的大脑皮层处于积极的兴奋状态，让每一个学生都有成功的希冀，都有获得成功的体验．为此，教师在课堂中必须做到：(1)留给学生“动”的时间，让学生在课堂上主动谈、主动说、主动做；(2)教给学生“动”的方法，欲使学生会谈、会议、会操作，只有授之以法，才能促之以动；(3)要善于在学生“动”的过程中灵活点拔、启发、指导，使教师的导与学生的学紧密结合；(4)有计划地结合物理课堂教学内容开展创造思维训练，引导学生不满足于解决物理问题的常规思考方法，善于从不同方面、不同角度去观察现象、寻求不同的思路．如在“电磁感应现象”一节的课堂教学中，先演示闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线运动产生感应电流的实验，在学生认真观察实验现象的基础上，教师引导学生讨论“是否只要导体在 磁场中运动就能产生感应电流?”让个别学生回答后请一位学生上讲台，亲自动手做实验进行验证，教师利用该学生动手实验的结果，组织全班学生得出产生感应电流的两个条件：电路要闭合，部分导体切割磁感线．教师接着点拔：如果导体不动，而磁场运动，能否产生感应电流?在学生议论猜测的基础上，教师演示条形磁铁插入螺线管，在螺线管中不动，从螺线管中拔出的三个实验，学生观察后在头脑中自然形成了一个结论：只要是闭合电路的一部分导体与磁场发生相对运动，电路中就可能产生感应电流．教师又再次设疑：如果磁场与导体没有发生相对运动，会有感应电流产生吗?这时教师可以让学生先大胆猜想，然后进行实验验证．教师启发全班同学根据上述几个实验的结果，深入进行思考，找出其共同的本质，总结出产生感应电流的最一般条件．在最后的课堂练习巩固中，还必须要求学生能总结出改变磁通量的几种方法．在上面的’课堂教学中，学生通过反复的观察、思考、议论、演练，调动了思维的积极性，培养了多角度思考问题和解决问题的能力；教师在教学过程中注意设计一系列有针对性、启发性的问题作为铺垫，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，通过实验激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望，并给学生以适当的思考时间，使他们能够获得“亲自得出研究结论”的创新机会，又能够在实施创新行为的过程中发展能力．
参考文献
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