“偷工减料”巧设计 “过关斩将”真创新①——在物理实验教学中培养学生的创新能力

阮享彬1 牟银勇 周凤

(1. 重庆市教育科学研究院，重庆 400015；2. 重庆市育才中学，重庆 400050)

“创新是指以现有的思维模式提出有别于常规或常人思路的见解为导向,利用现有的知识和物质，在特定的环境中,本着理想化需要或为满足社会需求，而改进或创造新的事物、方法、元素、路径、环境，并能获得一定有益效果的行为。”作为教育工作者应该在教育教学中突出对学生创新能力的培养，在物理教学中利用实验培养创新能力是绝佳的途径。但在实验教学中普遍存在着以下现象：一是教师很勤快，准备好了实验需要的每一样器材，什么东西都不缺，拿来即用，学生依葫芦画瓢，以完成实验为目标，缺少创新的物质条件，实验中主要培养学生的实验操作能力，学生的创造力得不到培养；二是教师迫于学时的限制、对教学进度的掌控，过度主导了实验的开展，没有给大部分学生留思考、琢磨、反复实践的机会，大部分学生的思维都跟着教师或少数优生的思路进行，不易提出有别于常规或常人的思路和见解，很难培养学生的创新能力。怎样利用物理实验培养学生的创新能力？笔者针对初中物理实验教学，选取可操作性强的部分实验，开展了创新能力培养的研究，并付诸教学实践，受到学生的欢迎。

1 利用“偷工”为培养创新能力提供环境

所谓“偷工”是指教师合理减少课堂中的细节引导行为，提出实验目标后，利用有限的设备，让学生探索达成实验目标的方案。在看似“偷工”的背后，需要教师在实验设计之初对可能出现的方案尽量做到心中有数。在实验教学中，教师尽量放手，让学生自主做实验，学生利用已有知识，设计实验，并大胆进行实验，后期开展必要的讨论和交流，这样才能为培养学生的创新能力提供良好的氛围和环境。

在“探究电流跟电压和电阻关系”的实验教学中，教师不要急于引导学生用完善的方案开展实验探究，要依据学生的认知基础和已有经验(尽管有些经验并不完全正确)，选择关注的内容，自行设计方案，开展电流跟电压和电阻关系的探究。在具体教学实践中，学生设计了如下探究方案。

(1) 利用如图1所示电路进行探究，通过改变电源来改变定值电阻两端电压，收集对应的电流表读数，他们没有得出电流跟电压成正比的关系。

(2) 利用如图2所示电路进行探究，通过改变电源来改变定值电阻两端电压，收集对应的电压表、电流表的示数，得到了电流跟电压成正比的关系。

(3) 利用如图3所示电路进行研究，通过改变滑动变阻器的阻值，同时记录电流数据，得出的结论是：电阻越大，电流越小。

(4) 利用如图4所示电路进行研究，通过更换定值电阻的阻值，收集电压值和电流值，得出的结论是：U=IR。

有人认为上述学生自主设计的方案中，一部分跟本节教学目标的关联性不强，似乎是走了弯路，于是在课堂上为了节约时间，强行引导学生依照教材的方案进行探究，忽略了学生的个性化认知，学生的兴趣和参与度会大打折扣。物理课程标准要求：在科学探究活动中，应鼓励学生积极、大胆地参与，避免包办代替、简单否定等。放手让学生借助已有认知，在自由民主的氛围中开展个性化探究，正是学生积累自主创新宝贵经历的良好途径。

在日常的课堂教学设计中，我们需要着力创设有效的教学情境，让学生在有趣的情境中，感受到问题解决的意义和价值，顺利实现“乐学”开端。如何基于情境提出有价值的科学问题？怎么设计方案去验证自己的想法？如何收集证据并开展分析论证？作为教学活动的组织者，切忌越俎代庖，完全可以大胆“偷工”，放手让学生思考、动手和展示，让他们成为学习的真正主人，让物理学习真正发生。

2 利用“减料”培养学生的创新能力

所谓“减料”即适当减少实验中的器材，学生根据已有的认知，利用身边的物品来完成探究任务，为学生创新能力的培养留足物质空间。这要求教师在实验教学设计之初，结合学生的知识和技能基础，做好充分的预估，对部分学生实验进行“减料”设计，充分发挥实验教学在学生创新能力培养中的作用。

比如，在“测量固体密度”的实验前，布置学生带上自己感兴趣的家中小物件作为测量对象，根据原理分析，通过向实验员借用天平、量筒等仪器，开展密度测量；没有提拉固体的细线，同学们想到了借用身边的鞋带、实验室现成的导线以及女生头发作为拴绑线；由于自带物件太大，无法放入量筒中，同学们设计了简易溢水杯测量排开水的体积，用于替代被测物体的体积(如图5)；由于所带物体无法自行沉底，于是，同学们想出了用细针压、用重物拉等多种办法(如图6)；由于托盘天平操作不易，有学生回家后用厨房电子秤进行更为便捷的质量测量。

学生在亲身经历了各种固体密度的测量后，通过班级分享、交流，关于捆绑用的绳子对测量结果影响的研讨、不规则固体体积的特殊测量方法等，都是在学生的真实实验过程中自然生成的。学生积极参与具有挑战性问题的解决，真实的情感体验让深度学习发生，学生创造性解决实际问题的能力也得以提升。

我们可以有意识创设具有一定开放性的生活问题情景，生成需要通过实验解决的实际问题，使学生在充分理解实验方案的前提下，自己选择实验器材，组合实验装置，自主进行实验，还可以放手让学生开展“异想天开”式的测量和探究活动，倡导随手抄起身边的“家伙”，想尽一切办法达成实验探究目标，这就是“减料”式实验教学设计的真谛。

3 结语

教师通过有意识的“偷工”，鼓励学生自主探究，在问题解决条件中“减料”，融探究于多种真实情境中，充分激发学生的积极性和创造力，克服困难，在“过关斩将”中不断跨越物理学习障碍，在创新解决实际问题中增长能力。作为物理教师的我们，应该不忘物理实验教学初心，充分发挥物理演示实验、学生分组实验、课外探究实验的教学功能，重视真实生活情境创设，营造学生乐于深度参与的良好氛围和环境，挖掘实验教学对创新人才的培育功能，助力中国创造之梦想成真。