基于物理实验教学培养学生的创新能力

贺向向 李卫东 刘艳峰

【摘要】在新课程目标下，培养学生的科学素养成为我国教育发展的目标，而提升科学素养的关键是培养创新能力。基于物理是一门实验性学科，文章从改常规演示实验为创新型演示实验、善用自制教具、拓展课外实验等方面出发培养学生的创新能力，进而体现科学素养。

【关键词】物理实验；创新能力；培养策略

物理自古就有“美学”的著称，比如物理公式有对称美，物理实验有现象美。而在物理学中，不论是概念的形成、公式的建立还是定律的发现，都建立在实验的基础上，因此物理实验是物理学的灵魂。要培养学生的创新能力，首先要将学生置于实验中，从物理实验中认识自然规律，发现物理学之美，从而激起学生的求知欲；其次在实验中可以发展学生动手、观察、钻研等各方面的能力，进而体现物理教学是使学生获得科学方法的重要途径。

一、物理实验的分类

物理教学中主要有如下几类实验：演示实验、学生分组实验、课内小实验、课外实验。演示实验主要是以教师为操作者的表演示范实验，它主要是把所研究的物理现象通过物理模型呈现在学生眼前，并结合教师的讲授帮助学生认识物理现象和透过现象更好地理解物理概念等。学生分组实验，顾名思义是以小组为单位的学生在教师的指导下自主完成的实验，主要是为了发挥学生在实验中的主体作用，并给予学生自我探索的机会。与演示实验相比，学生分组实验更注重学生的主体性，并通过主动探究更好地激发学生的问题意识。课内小实验主要是穿插在课堂中的一些小实验，根据教学的需要选择不同性质的实验，在教师的讲解下由学生自行完成，有利于克服传统课堂教学过程中“教师满堂灌”的现象，在整节课中多是为了发挥学生的主体作用。课外实验是在课后由学生自行完成的实验。这类实验可以拓宽学生的视野，开发学生的思维，同时也可以让学生将课堂中所学的知识应用于实践中。

二、培养学生创新能力的策略

（一）改常规演示实验为创新型演示实验

在整个演示实验的过程中，虽然可以将一些抽象的物理现象具体化，但是给予学生参与的机会太少，在一定程度上忽视了学生的主体地位，削弱了对学生创新能力的培养。为了更好地培养学生的创新能力，教师应该将学生看作整个实验过程中的“导演”。例如，在“弹力和形变”一节中，为了观察物体的弹性形变，课本上设计的演示实验往往都是比较常规的以弹簧作为实验器材进行实验，这在一定程度上束缚了学生的思维，一旦在实验中将弹簧替换为其他实验器材，比如石头、玻璃等时，学生觉得就会难以下手。为了培养学生举一反三的能力，教师应该引导学生跳出常规的物理实验，启发学生在已有的知识基础上独立思考，进而大胆地创新实验。以下是对生活中的常见物体——玻璃瓶是否发生形变的实验探究。

实验装置：选用圆形截面的大玻璃瓶，在墨水瓶瓶口加接细孔径约为三毫米的玻璃管。

实验的操作步骤：分别沿瓶的短轴方向和长轴方向向内挤压玻璃瓶。

实验现象：沿水平轴方向挤压时，可以观察到玻璃管中的液柱上升；沿垂直軸方向挤压时，可以观察到玻璃管中的液柱下降。

实验结论：玻璃瓶也会发生形变。

实验启发：我们之所以有玻璃不会发生形变的错误观念，是由于玻璃属于不易观察的物体，但我们不能因为它不易观察而错误地将它归为不能发生形变的物体。事实上所有物体都会发生形变，只是有的形变不易观察。对于形变不明显的物体，我们应该大胆地实施创新实验进行探究。上述实验中的玻璃瓶就属于形变不明显的物体，通过创新型实验，能很直观地将实验现象展现在学生面前。学生跳出课本中常规的实验，利用生活中常见的物体设计易操作的实验，更好地解释了生活中的物理现象。这种方式有利于激发学生对物理的学习兴趣，开拓学生的创造性思维。

（二）善用自制教具，培养创新能力

知识与技能并重在素质教育的当下是至关重要的。要培养创新技能，应该从学生的探究能力出发，而自制教具恰属于探究性实验，它可以很好地凸显学生的创新能力与对物理知识的探究能力。例如：对感应电流方向的探究，教师可以先组织学生分组设计课本中常规的实验，通过观察电流计指针偏转的方向来让同学们形象地观察感应电流的方向，进而根据自己观察到的现象尝试自行总结楞次定律的概念以及规律。紧接着鼓励学生对物理现象进行大胆的猜想。例如，是否可以用其他的器材替代电流计，比如二极管？怎样通过正反向二极管的亮暗来判断感应电流方向？猜想之后，鼓励学生利用课堂中提供的实验器材（铜线、导线、两个二极管、磁铁）进行实验设计，实验前一定要向学生强调一些需要注意的事项：两个二极管是否并联接入电路？并联的两个二极管是否正确接入电路？磁铁是否足够强？然后进行实验。通过以上示例可知，自制教具是建立在教师对教材的深入理解、对学生的学情分析以及对教学过程精心设计基础上的有型产物。它的主要优点是将现代教学模式融入其中，使实验更加新颖。自制教具的过程是一个渗透创新思维的创新过程，这就对学生有一定的要求：实验前要明确实验的原理，熟悉实验器材的组成结构，弄懂仪器的作用，还要对教材原型实验滚瓜烂熟。在满足这些要求的基础上通过“一物多用、废物利用、借物它用”的方式对教材原型实验不断地创新，进而开拓学生的创新思维。

（三）注重课内实验的同时并不断拓展课外实验

课内、课外物理实验为学生提供了创新教育的大环境。在课堂教学中，教师可以利用课内实验使学生熟练掌握所学的知识，同时对学有余力的学生进行课外实验的延伸与拓展，带领他们将生活中的应用性实验与物理相结合，从而使生活与物理一体化。比如，为学生布置课后小实验：测量放学回家后回家行走的路程，利用身边的物体制作简易的望远镜，根据学过的知识以及生活中常见的实验器材设计磁生电的实验等等，并且要求学生写出实验设计。通过这样的方式可以开拓学生的思维，激发学生的问题意识，培养学生的创新精神。

三、结束语

实验教学贯穿着物理教学的全过程，其中蕴含着许多创新思维，为培养学生的创新能力打下了坚实的基础。将常规实验改为创新实验，有利于学生发散思维的培养，可以通过自制教具来培养学生的动手能力。以上这些策略对培养学生的创新能力至关重要，同时也为我国素质教育的发展起到了很好的推动作用。但考虑到某些偏远地区条件有限，还需加大对实验器材的提供力度，这样才能使创新能力的培养更加显著。

【参考文献】

[1]王素青.探究式物理教学对中学生创新能力的培养研究[D].济南：山东师范大学，2005.

[2]周维新.中学物理实验教学中学生创新能力的培养研究[D].苏州：苏州大学，2008.

[3]孙璐.初中物理教学中学生实验能力的培养策略[J].读与写（教育教学刊），2016（08）：155.