重视物理实验教学培养学生创新能力

苏永春

（长春市第二中学，吉林长春130061）

重视物理实验教学培养学生创新能力

苏永春

（长春市第二中学，吉林长春130061）

创新教育是以培养创新精神和创新能力为基本价值取向的教育，它是建立在对原有知识、经验的超越，是能产生新成果的能力。它对其他能力的形成与发展具有决定性作用，所以是实施素质教育的核心。物理学是一门以实验为基础的科学，中学物理实验是科学研究的缩影，其中既有科学理论、科学思想，又有实验仪器、探究内容，还有科学方法、实验技能，为培养学生创新思维和创新能力，提供了十分广泛的途径。因此，要培养高素质创新型人才，必须重视中学物理实验教学。

一、介绍科学家的典型事迹，培养学生的创新精神

创新精神就是人们在创造过程中所表现出来的心理、情感、意志等精神风貌。创新需要无私无畏的献身者，他们的创新实验不是为了一己私利，而是为了造福于社会。他们勇于提出新观念和新理论，探索他人未曾解决的新问题，在实验过程中，不怕困难，坚持真理，一往直前。这是完成创新实验必不可少的主观条件，对实现创新目标具有重要作用。例如，伟大的科学家法拉第，把一生都献给了电学实验，使我们进入到电气化时代。法拉第对“磁生电”可谓魂牵梦绕、不懈探索，他于1822年、1825年、1828年做过三次集中的实验研究，均以失败告终。在他当年的日记中，“未显示作用”、“毫无反应”、“不行”等词语，记录着艰苦的探索历程。在他寻找了10年之后，终于在1831年8月29日，发现了电磁感应现象，为我们打开了电气化的大门。他不为名不为利，谢绝了皇家学会会长，皇家研究院院长，伦敦大学教授等职位和头衔，也不肯接受贵族爵位，最终在书房中平静地离开人世。居里夫人1911年因镭和钋的发现成为两次获得诺贝尔奖的科学家，但这一切都是建立在勇于实验创新和艰苦繁重的工作之上。居里夫人经过3年时间，几万次的提炼实验之后，终于在1902年从8吨沥青铀矿渣中提炼出0.12克纯净的氧化镭，向世人证实镭元素的存在。在发现镭射线的治癌功能后，她把这济世救人的宝物奉献给全世界人民，自己却甘愿过着清贫的生活。因长时间受到射线的照射，居里夫人不幸死于白血病……这些实验史的介绍，不仅向学生展示了科学发现、技术发明的过程，而且展示了科学家崇高的科学情感和价值观，严肃认真的科学态度和良好的品格修养，追求科学的顽强毅力和奉献精神，从而达到培养学生创新情感和创新人格的目的。

二、运用实验方法的多样化，丰富学生的创新思维

教材中的学生实验，普遍存在重视仪器操作练习、数据的记录，而不注重实验原理和思考方法的问题，不利于培养学生的创新思维。教师在实际教学中，可以将具有相似刺激的教学内容做一个教学专题，每个专题确定一个主题，用不同的实验方法完成同一实验。

如测重力加速度的实验。可采取不同的实验原理和不同实验器材，完成同一实验。

1.滴水法：先测出N滴水击盘声的总时间t，求出一滴水下落的时间T=t/N，然后测出水龙头到盘子的高度H，利用自由落体位移公式H=1/2gt2，求出g的大小。

2.竖直上抛法：测出小球从M点开始抛出到落回M点的时间t2，小球从M点上方N点开始到回到N点的时间t1，再测出M、N两点的高度H，利用上抛公式vM=gt2/2，vN=gt1/2，v2M－VN2=2gh，求得g=8h/（t22－t21）。

3.光滑斜面下滑法：测出斜面的长度L，斜面的高度H，物体沿斜面下滑的时间t，利用公式L=1/2gsinθt2，求出g=2（H2＋L2）/H t2。

4.机械能守恒法：用打点记时器测出重锤自由下落的速度v，用米尺测出下落的高度H，利用机械能守恒定律mgH=1/2m v2求出重力加速度g。

5.平抛法：测出竖直位移y，利用公式△y=gT2求出g。

6.单摆振动法：测出单摆摆长L和摆动的周期T，利用周期公式求得g值。

如测定干电池电动势和内阻的实验。对应同一实验原理，但可根据不同实验器材，应用不同的实验电路和实验方法，完成同一实验目的。

1.可以利用两个定值电阻、一块电流表、一个单刀双掷开关，测得R1和I1、R2和I2；代入闭合电路的欧姆定律E=IR+Ir，联立解方程组，求得E和r。

2.可以利用一个电阻箱、一块电压表、一个单刀开关，测得R1和U1、R2和U2；代入闭合电路的欧姆定律E=U+（U/R）r，联立解方程组，求得E和r。

3.可以利用一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个开关，测得多组U和I，然后做电源的U—I图象，测得E和r。

4.可以利用一个电阻箱、一块电流表、一个开关，测得多组R和I，然后做R—1/I图象，测得E和r。

这样学生在进行专题训练时很容易做到由此及彼，融会贯通，实现知识与能力间的相互迁移。让学生尽可能多地设计实验方案，使物理实验具有更广阔的活动空间和思维空间，提高学生的创新思维能力。

三、注重设计性实验，提高学生的创新能力

设计性实验要求学生利用掌握的实验原理、方法和仪器解决新的实验问题。其具有综合性强、灵活性大的特点，有助于加深学生对物理规律的理解，有助于培养学生的科学态度和创新能力。例如，电阻的测定，根据不同的实验仪器，可以选择不同的实验方案。

1.创新设计、大胆设计实验电路。“电流表、电压表各一块，测量电压表的内阻。”一般情况下，电压表必须并联在电路中，而本实验只要两表的额定电流接近，就可以将二者串联，测出电流I和电压U，即可求得电压表的内阻r=U/I。

2.创新探究、灵活使用实验仪器。“两块电流表，若知道其中一块的内阻，测量另一块的内阻。”电流表测电流，电压表测电压，这是大家都知道的常识，但若将两者的功能置换，肯定有人想不通，但要完成本实验，便要将电流表“反串”当作电压表使用。只要二者的额定电压接近，便可将两块表并联，用已知内阻的电流表测出电压U=I1r1，同时测出未知内阻的电流表电流I2，即可求得电流表的内阻r2=I1r1/I2。

3.创新思维、巧妙创造实验仪器。“两块同种表，内阻都不知道，要测量电表的内阻。”为了完成实验如图所示，可将电阻箱并联在电路中，制造一块电压表，测出电流表A1的电压，而测出A1的内阻。也可以将电阻箱串联在电路中，制造一块电流表测出电流表V1的电流，而测出V1的内阻。

4.创新实践、灵活运用实验方法。电阻的测量不仅有伏安法、还有替代法、半偏法、电位差计法、惠斯登电桥法等。这样学生在进行设计性实验训练中，可以根据不同实验器材，不同的实验要求，选取不同的实验方法。这不仅能发挥实验的教育功能，促使学生掌握有关学科知识，而且能对学生进行潜移默化的熏陶和感染，培养他们的创新意识，从而达到培养学生创新能力的目的。

总之，注重培养创新能力的物理实验，能使学生学会学习，勇于探究，乐于合作，增加锻炼机会，增强创新意识，提高创新能力，将来成为现代化发展需要的创新人才。

[责任编辑：贺春健]