例析初中物理实验教学中创新能力的培养路径

李严云

摘 要：物理是两大自然基础学科之一，实验在初中物理教学中举足轻重.随着中国当代社会对创新能力的迫切需求，对初中物理教育也提出了更高的要求.实验教学既是初中物理课程达标的重要组成部分，又是进行创新教育的桥头堡.通过对物理实验教学的实例分析，提出了初中物理实验教学中创新能力的培养路径，以培养杰出的社会主义接班人.

关键词：初中物理;创新能力;实验教学;培养路径

文章编号：1008-4134（2020）06-0028    中图分类号：G633.7    文献标识码：B

创新是一个国家和社会进步的不竭动力.创新能力的培养是广大基础教育工作者的重要使命，但由于受应试教育的影响， 在很多自然学科中普遍存在忽视实验的思想与行为，学生处于以讲代做、以看代做、以记忆代思索的被动状态[1].物理基本实验（Basic Experiments of Physics）是物理实践活动（Practice Activities of Physics）的一种，是物理教学的重要组成部分，是落实物理课程目标、培养初中生物理学科核心素养的重要途径和方式.《义务教育物理课程标准（2011年版）》规定的20个必做实验，是建立初中生核心物理概念和规律的重要途径.近年来，对于我国的教育来说，传统的教学观念已经不能满足现代社会对人才的需求，在初中教育中，创新能力是其素質教育的重要核心，培养学生的创新能力已经成为义务教育的重要任务之一[2].

初中生处在儿童期向青少年期过渡的阶段，其创新能力的定位既不同于儿童时期的、带有幻想和超脱现实的创新想象，也有别于大学生、成年人的那种原创性的创新，初中生的创新能力更多地指向于当前的学习任务以及对当前任务的一些发散性思想过程[3].有关初中物理教学中融入创新教育的研究很多[1，4，5]，但以实例分析初中物理实验教学中创新能力的培养路径的相关研究很少，本文以初中《物理》（八年级下）（人教版）第十章中 “探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验教学为例，探索了初中生创新能力的培养路径和基本策略.

1 基于实验教学的创新能力培养途径

1.1 转变教学观念、摒弃应试教育

物理实验教学要体现物理课程标准中的核心素养，如实验探究、科学态度与责任等，实验探究主要包括问题、证据、解释以及交流四方面的问题.以往受实验条件的限制，演示实验是物理实验教学的主要方式，教师的教学观念受应试教育的影响，许多探究性实验也按照演示实验进行，学生缺乏主动参与.

抽样调查显示，我国青少年具有一定创新能力的初中生仅占4.7%，远远低于发达国家水平，且地区之间的不平衡比较明显[6].我国传统教育思想中，历来以应试教育为主，重视对知识的记忆，而忽略了对创新能力的培养.学生自我表现、自主思考的机会很少，形成了“教师提供标准答案、学生死记硬背”的现状.因此，要培养青少年的创新能力，就需要教师、家长等相关人士转变传统的教育观念，在物理实验教学中要通过多种渠道创设情境，激发学生的兴趣和需求，引导学生提出自己的想法与问题，鼓励对实验相关的所有内容进行大胆的猜想和假设，以培养学生的科学探究意识（如图1所示）.

1.2 依托现代教学手段、演示必要的物理现象

“尊新必威，守旧必亡”，伴随着信息时代的飞速发展，各种学科教学和信息技术的有效融合势在必行.充分利用现代信息技术进行创新能力的培养既是一种重要途径，也是现代初中生必备的一种技能，是物理学科核心素养的重要体现.同时，创新意识的培养需要大量的相关资料做铺垫，缺少现代信息技术的支持，学生的视野就不会开阔，相关信息的获取困难势必会降低学生的创新热情.例如实验前的预习、设计实验方案，以及实验后的调阅相关文献，与其他学生的合作交流、较长时间内研究性学习任务，以小组为单位来完成的科学探究等都需要现代信息技术作为手段进行（如图1所示）.

另外，现代教学手段的运用也有助于学生掌握基本的实验现象.初中物理许多演示型实验可观察性不高，例如“动能和势能的相互转化”实验中弹片恢复后打击木球的过程非常快，学生很难观察到这个现象.利用多媒体技术（如CAI等）进行模拟实验，将运动过程放慢，则达到事半功倍的效果.还有一些宏微观的自然现象和物理模型也需要借助现代教学手段进行.但下文举例中，“探究浮力大小跟哪些因素有关”为探究性实验，如果过多使用多媒体进行教学反而会削弱学生的探究兴趣，这类实验还是以学生主动探索为主.

1.3 激发想象力、加强创新思维训练

实验教学最终目的就是培养学生的探究精神，去“发现”新事物.初中生思维活跃，是“头脑风暴法（brainstorming）”创新训练的理想对象，教师在每次实验前，应当创设情境，激发学生兴趣，引导学生的思想相互激荡，发生连锁反应，每当一个学生提出想法时，其他人的想象力也得到激发，经过一系列的碰撞，会产生思想的火花，让创新思维得到充分的训练.同时，要留给学生足够的时间﹑空间去思考，使学生尝试着用自己的方法进行思考和探索，从而激发学生的创造灵感.

基于实验教学的创新能力培养方法及路径总结起来共分6步，如图1所示.

2 实例分析培养路径的使用

下面以“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验教学为例说明上述培养途径的应用过程.这个实验是初中物理9个探究性实验之一，探究的内容则是阿基米德原理.限于篇幅，具体的实验要求、实验步骤及教学方案等内容不一一列出.

通过多种情境，激发兴趣，引导学生提出可探究的科学问题.例如：

创设情境1：搜集死海有关图片，提出 “为什么死海不死？”的疑问;

创设情境2：游泳时，从浅水区走到深水区的感受？

创设情境3：曹冲称象时，为什么他认定大象的重量和石头的重量相等？

通过这样一系列的情境，让学生对浮力和浮力变化的原因有了兴趣，从而为其能提出可探究的科学问题做好铺垫.

学生通过“创设情境”环节积累了对“引起浮力变化原因”的初步认识，可以提出诸如“浮力大小与液体种类有关吗？”“浮力大小与物体浸入液体中的体积（排水体积）有关吗？”“浮力大小与物体所处深度有关吗？”等问题.提升学生主体参与性，大胆对问题的答案进行猜想和假设.

对可探究科学问题答案的猜想环节，可让学生充分表述自己的想法，牵涉到浮力的大小与哪些因素有关的问题时，可以提出液体物理属性（如密度、质量、体积等等）和固体的物理属性（如密度、体积、质量、材质、形状等等）.从而探究浮力与这些因素之间的关系，达到实验教学的目的.

【设计意图】让学生从现有的知识水平出发，通过体验并不断地思考，提出可能影响浮力大小的因素并对这些因素进行归类，让学生参与其中.

学生设计實验，教师分组指导.教师提供多种多样的实验仪器供选择，学生通过小组讨论，确定实验方案，并选择需要的器材进行实验.在实验过程中，教师及时关注仪器选择是否符合实验方案，仪器、量具的规格是否正确（有无超量程或影响读数准确性的问题），操作是否规范（包含仪器安全及学生安全方面），进行针对性的指导.

为验证猜想是否正确，教师可让学生讨论后确定验证方案、引导学生正确构造变量定义、选择实验器材、收集证据.同时，为后续各组间的交流、评估和反思提供条件.比如，为了验证浮力的大小是否和液体质量有关，可以拿一个大烧杯和一个小烧杯来测定同样物体的浮力来验证——这个情况下构造的变量就是液体的质量.

调查反思与班级答辩.通过调查相关文献资料，在完成数据记录、规律分析后，各组都有了自己的实验结论.接下来，教师可以引导学生通过“调查反思”“组间辩论”“班级答辩”活动，借鉴和学习他人的优秀经验，明确本组实验进一步改进的方向.学生通过班级答辩、组内辩论等活动，对本组的实验方案进行完善，引导学生根据数据得出结论，并检验假设、猜想的正确性.

此次实验的大致过程如下：演示实验引出浮力→感受浮力→浮力的概念→分析浮力产生的原因→分析浮力的测量（学生自主探究）→得出结论→比较结论→总结规律→知识应用.经历交流讨论、思辨、质疑和完善.

3 结语

青少年的创新能力培养任重道远，义务教育工作者应该充分利用物理实验教学对创新能力培养的便利性，把培养学生的核心素养、提高学生的创新能力作为一项永恒的责任.需要教师转变传统的物理实验教学模式、确立学生的主体地位，采用新理念、新技术，使初中生在自主思考、主动学习的基础上激发科学探索的兴趣.在初中物理实验教学中我们应重视培养科学探究品质，鼓励“存疑”精神、不盲从、不唯书，激发学生的创造性，注重实事求是、精益求精、一丝不苟的科学素质的培养，注重初中生树立正确的科学实践观，为“中国梦”的早日实现贡献自己的力量.

参考文献：

[1]崔修良.初中物理教学中学生创新能力的培养[J].中国农村教育，2019（30）：123.

[2]陈贵生.物理教学中学生创新性思维能力的培养[J].中学理科园地，2019，15（03）：32-33.

[3]高维川.让学生的思维飞一会儿——初中物理教学中学生创新能力的培养[J].学周刊，2018（28）：106-107.

[4]朱丽丽，胡静波.创新驱动战略视阈下我国区域创新能力比较研究[J].淮南师范学院学报，2018，20（04）：27-32.

[5]林立灿.新课标理念下高中物理教学的几点思考[J].基础教育研究，2005（12）：29-30.

[6]王极盛，丁新华.中学生创新心理素质与心理健康的相关研究[J].心理科学，2002（05）：538-540+638.

（收稿日期：2019-12-19）