初中物理实验教学与学生创新能力的培养策略探究

摘 要：在初中物理实验教学过程中，教师要善于借助实验教学来培养、发展学生创新能力，这不仅是初中物理教学的基本目标所在，也是实验育人的重要体现。在具体实验教学中，教师要改进实验教学方式，促使学生在接受物理知识的同时还能有效地提升其创新创造能力，这也是广大初中物理教师深入思考的课题。文章主要从改演示实验为学生分组探究实验，改验证性实验为探索性实验，开展实验设计，以及增强实验改进四个方面论述初中物理实验教学与学生创新能力的培养路径。

关键词：初中物理;实验教学;创新能力;培养策略

一、 引言

物理学科本身就是一门以实验作为基础教学的综合性自然学科，通过物理实验教学，不仅有助于帮助学生获取更多物理知识，使其对物理规律、物理现象、物理概念等形成牢固印象，还能够促进学生自身创新创造能力的培养与锻炼。随着新课程标准不断深化，初中物理实验教学的要求也在不断提高，为了更好地通过物理实验教学培养学生的创新能力，教师要善于转表教学思路，尽可能多地为学生创造实验条件与实验机会，同时以实验设计、改进等问题作为教学线索，真正落实物理实验教学与学生创新能力培养之间的相互结合。

二、 改演示实验为探究实验

初中阶段的学生思维能力仍旧以直观、具体的形象思维为主，对直观、具体、形象的事物他们也更容易燃起兴趣，且更易于接受。结合这一认知特点，教师在开展实验教学时，可以选取实验现象明显且易于操作探究的实验组织学生进行分组合作探究，将传统实验教学中的演示实验转变为学生探究实验，促使学生能够在自主探究中达到不同层次的创新能力培养目标。从另一角度上说，教师在组织学生开展探究实验时，不应过多干涉学生在实验仪器选取、操作、实验现象观察，以及实验故障排除等一系列实验环节，不过为了更好指导其完成实验探索，可以基于教材知识为学生选取合适的、需要探索的问题作为实验内容，辅以具有针对性、启发性的问题串或问题链充分渗透创新能力培养。

以“组装电路”这一探究实验为例，教师在学生开始组装电路前，可以先提出这样一个问题：“如果在一个电路中要有两个小灯泡，并且两个小灯泡都能发光，组装什么样的电路能够实现这一要求？”在教师的问题提示下，学生则可以先自主绘制电路图，接着运用手边的实验器材进行电路组装。学生探究思考与组装电路过程当中，教师可以在课堂上走动巡视，观察学生的学习状态，及时了解学生的实验进度。当小灯泡真的在学生组装的电路中发光后，他们的探究积极性也会持续高涨。探究实验过后，教师可以鼓励不同小组的学生展示本组的电路图，为大家分享实验思路与实验成果。结合不同学生所组装的电路，教师可以引导学生思考，不同连接方式之间的区别是什么？何为串联电路？何为并联电路？哪几条线是并联电路的干路与支路？如果在原有的电路中在增加两个开关，能否保持原有电路连接方式不变？是否还能够探究串联、并联电路的不同之处？与传统的实验课堂教师演示实验相比，学生自主探究实验更有助于调动学生的探究学习积极性，大多数学生在实验中主动参与、自觉探究，能够使其在获取知识的同时促进自身创新意识与动手能力的提升。并且在教师设计的探究问题中，学生实验目的进一步明确，实验结束后，无论是实验的设计思想，还是通过探究实验所揭示的物理结论，学生都能过形成深刻的印象与认识。

三、 改验证性实验为探索性实验

在探索性实验当中，学生可以运用自身所掌握的物理知识，在原有的实验基础之上发展其理性、批判性思维，通过科学的综合分析过程进一步获取物理知识，十分有益于学生创新能力的培养与发展。从这一角度上看，教师在初中物理实验教学工作中可以积极地将验证性实验改为探索性实验，以此促进学生创新能力的提升。探索性实验过程中，学生基本处于一种主动探索的学习状态，并且学生要通过主动性的思考与讨论来实现探索性实验目标。在实验内容的选择上，教师要注意以下两点：其一，探索性实验内容应当为初中物理课程中的核心知识所在，且经过实验教学可培养学生综合学科素质，有利于发展其学科思维;其二，实验难度不应过大，要符合初中学生的年龄特点与认知水平。

以“探究电流与电压电阻的关系”实验为例，实验开始之前，教师可以先启发学生猜想电流与电压、电阻之间是否存在相关关系？通过什么样的实验内容探索其中的关系呢？由于实验要探究电流与电压、电流与电阻之间的关系，但在同一电路中同时存在着电压与电阻两个变量，要研究其关系，实验过程就要控制变量，那么如何控制变量呢？在这一问题的指引下，学生开展探索“保持电阻一定，改变电压”以及“保持电压一定，改变电阻”这两个实验问题的解决方案。至此，探索性实验目的进一步清晰，学生则可以结合自身所掌握的物理理论知识设计实验方案。例如，改变电压可以通过电压可调试电源改变电压或者串联滑动电阻器实现;而改变电阻则可以通过串联电阻箱、串联小灯泡、串联定值电阻或更换定值电阻等。控制变量的探索性方案设定完成后，教师则可以鼓励学生绘制实验电路图，自主组装电路并统计分析实验数据的方式来综合探索探究电流与电压电阻之间的关系。实验过程中，学生也难免出现相应的失误或错误，如电流与电阻并不成反比、电流表没示数、换上一个大的定值电阻后，电压表示数不变……此时，教师也可以积极地利用好这类错误资源，鼓励学生进一步回顾整体的实验过程，使其思考实验设计是否合理、操作过程是否科学、数据是否可靠等，以此培养学生勇于发现错误与疏漏，尊重客观数据与物理规律的科学态度。借助探索性实验，学生能够在实验中大胆猜想、独立思考，并且通过实验来否定或者修正不完善的物理猜想，有助于增强学生解决物理问题的勇气与信心，培养其批判精神与创新创造能力，而当他们真正获得实验成功，探索出物理原理与物理规律后，学生也会被物理科学精神所折服，使其从心灵深處产生对科学工作者坚韧不拔、锲而不舍的顽强探索精神的敬佩，从而真正爱上物理。

四、 开展实验设计激发创新意识

当前初中物理教材中的实验大多属于测量、验证，以及训练类实验，更注重考察、训练学生对基本物理实验仪器设备的操作能力、掌握对具体物理量的测定方法，以及通过实验操作来巩固物理理论知识所学，在探索性、设计性实验上的涉及普遍较少。针对这一现状，教师则可以对教材中的学生实验加以改进，鼓励学生从依照教材做实验逐渐地过渡到能做部分实验设计，指导其自行选用实验仪器设备，并善于在各种实验素材中做出取舍，有效地发展学生物理分析、物理表达等综合学科素质。

以“影响浮力大小的因素”实验教学为例，教师可以将先引导学生猜测物体所受到的浮力有可能与哪些因素有关。在教师的问题指导下，有的学生表示，浮力大小可能与物体的密度有关，木块与石头之间的密度不同，所以木块能够漂浮于水面，但是石头却会沉入水底;有的学生则从大的铁船会浮在水面上，但是小的铁块却会沉到水底这一现象总结浮力大小可能与物体的体积有关;也有的学生表示，当液体的密度发生变化时也会影响浮力大小，比如人在水里会下沉，但在死海中会浮在海面上;还有的学生则通过教师的“塑料瓶浸入”演示实验获得猜想，浮力可能与物体浸入液体的深度有关，当塑料瓶浸入的深度越大时，所能够感受到的浮力也越大……在学生们所提出的猜想中，教师也可以鼓励学生选择自己所感兴趣的推测自主设计相应实验方案加以验证或反驳。例如，有的学生分别将铝块分别浸入液体的较浅处、较深处、完全浸没等位置，弹簧测力计的读数依次变化，所以得到结论，浮力与深度有关;但当这组学生提出了这一实验结论后，则有另外的学生反驳，并指出在这一实验设计中并没有控制好浸入体积的不变，所以实验结论是有问题的。而在改进实验中，将一块长方体木块分别以横放、竖放的方式，分别浸入水中二分之一以及完全浸入不同深度时，发现当控制物体浸入液体体积不变，只改变浸入深度时，所测得的浮力是相等的，由此可知浮力大小与深度无关……在整体的自主实验过程当中，教师将实验课堂完全交由学生，因势利导，对学生标新立异、独树一帜的看法表示肯定与支持，并且鼓励他们运用自身物理思维去思考、探索、验证、反驳。这种开放式的自主实验课堂自由度大、自主性强，不仅能够提升学生们的实验效果，自主实验以其富有趣味性、辩证性，以及探索性的教学氛围更能发挥出培养学生创新精神与创新能力的独特功能及作用。

五、 改进实验培养学生创新能力

在初中物理实验中，不乏实验现象不明显或者数据不易处理、操作相对复杂的实验。此时，教师则可以先引导学生对原有的实验内容进行分析，找出其不足之处，接着再鼓励其进行实验改进，以自身的物理创新能力设计更加科学合理的方案。此时，改进实验的物理教学模式也能够进一步激励学生创新。值得注意的是，在改进实验的过程当中学生的分析与设计不可能是尽善尽美的，故而在实验评价、学生评价等环节中，教师不可过多地关注实验结果。只要学生体现了不唯书本、不唯教材、勇于批判的创新精神，教师都应当给予及时的肯定与鼓励。

以“探究摩擦力的大小与什么有关”这一学生实验为例，试验中学生要完成如下几个任务：其一运用控制变量的方法完成实验探究;其二结合实验设计科学选择实验仪器并组装好实验的装置;其三明确摩擦力大小如何测;其四，设计收集数据表格。在具体的实验过程中，教师要指导学生分析实验步骤是否合理，实验过程中的相关注意事项等问题。结合学生都有可能出现的情况，教师则可以明确指出，并启发学生思考如何进行实验改进。如每次实验中所产生的误差都有可能影响最后的实验结论，那么在这一实验中要如何减小实验误差呢？基于教师提示，学生不禁思索产生误差的主要原因是什么？要怎么才能实现“匀速拉动小滑块”？是否可以对实验装置进行改良？经过充分的思考与讨论，有学生提出，可以将弹簧测力计固定于一侧，其水平拉力方向与实验所需要使用到的小滑块前进方向保持一致;于整体实验装置下方垫上木板、钢板等器具，那么实验过程中只需要缓慢、匀速移动下方的木板、钢板就能够将“匀速拉动小滑块”的实验问题转化为“匀速拉动木块”，并且与前者相比，后者更容易控制、实现。在实验方案的改进中，学生能够对问题进行思考、推测，再亲手实验、观察并思考，不仅有效地提升了他们的问题解决能力，在实验优化改进情境下，学生自身创新思维也得到良好启发，切实提升了他们的创新创造能力。

六、 结语

综上，初中物理实验教学中，教师要加强实验教学创新优化，注重学生创新能力的培养，并积极发扬创新创造精神，落实实验育人的功能与作用。

参考文献：

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作者简介：

李彩霞，甘肃省白银市，甘肃省白银市靖远县三滩中学。