創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生能力

        回顧物理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展過程，物理學(xué)的每一個(gè)概念、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)與確立大都依賴于實(shí)驗(yàn)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)也是研究和發(fā)展物理學(xué)的基本手段。它不僅是技術(shù)的操作過程，而且包含著豐富的物理思想、物理方法以及創(chuàng)造原理和創(chuàng)新技法。因此，物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)是培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新能力最有效的途徑。但要達(dá)到理想的效果，必須對教材中的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并在課堂教學(xué)中科學(xué)實(shí)施。筆者在教學(xué)實(shí)踐中對物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的導(dǎo)入、實(shí)施與創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行了有益的探索，并形成了一些優(yōu)化策略。
        一、注重實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)入，構(gòu)建科學(xué)探索的課堂氛圍
        大多數(shù)老師都會(huì)注重一堂課的引入，但一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)怎樣導(dǎo)入，卻考慮得比較少，往往直接把實(shí)驗(yàn)裝置擺上講臺進(jìn)行演示，這正是當(dāng)前課堂教學(xué)的弊端。事實(shí)上，一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)引入，不僅能激發(fā)學(xué)生的強(qiáng)烈興趣和求知欲望，還能為學(xué)生提供發(fā)現(xiàn)問題、運(yùn)用知識的機(jī)會(huì)，提供創(chuàng)造性地解決問題的條件，使他們的創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)和發(fā)展。
        實(shí)驗(yàn)的引入十分重要，但如何更好地引入一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)�？就其�?dǎo)入方式而言，主要有以下兩種：
        1.從原實(shí)驗(yàn)原理（或舊知識）中導(dǎo)出新實(shí)驗(yàn)的原理，再引入實(shí)驗(yàn)。
        2.從舊知識中導(dǎo)入新實(shí)驗(yàn)的所用器材，再引入實(shí)驗(yàn)。
        所以實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入時(shí)，可以先推導(dǎo)出即將演示實(shí)驗(yàn)的原理，也可以先導(dǎo)入其所用器材，進(jìn)而介紹實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作。
不管哪種導(dǎo)入方式都必須注意“布局”，老師的提問或是學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)的問題，都要能剌激學(xué)生心理產(chǎn)生疑問，使他們產(chǎn)生心理上的不平衡，進(jìn)而激發(fā)探究的欲望，這樣學(xué)生才有探索的內(nèi)動(dòng)力，才易形成探索的課堂氛圍。學(xué)生一旦有機(jī)會(huì)運(yùn)用知識解決一些問題，他們就會(huì)在推導(dǎo)過程中積極應(yīng)用分析與綜合、演繹與歸納、分類與比較等各種思維方法進(jìn)行思考。經(jīng)歷這樣的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生不僅掌握了知識，提高了邏輯推理能力，同時(shí)也激勵(lì)了他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。
        二、注重實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，突出科學(xué)方法，顯化創(chuàng)新技法
        一個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)，不僅要有理想的實(shí)驗(yàn)裝置，更重要的是如何實(shí)施實(shí)驗(yàn)的演示及教學(xué)，以充分發(fā)揮其教育、教學(xué)功能。法國科學(xué)家貝爾納說：“良好的方法能使我們發(fā)揮天賦和才能，而拙劣的方法卻會(huì)削弱甚至扼殺我們的才能�！币虼耍�在教學(xué)過程中應(yīng)把實(shí)驗(yàn)中的技術(shù)、豐富的物理思想和物理方法以及蘊(yùn)含的創(chuàng)造原理與創(chuàng)新技法傳授給學(xué)生，對發(fā)展學(xué)生的物理創(chuàng)新能力可以起到事半功倍的效果。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過程中，教師應(yīng)注意將它們“顯化”，加以突出，給學(xué)生產(chǎn)生深刻的印象�？梢哉f，這相當(dāng)于在培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的物理創(chuàng)新能力的進(jìn)程中加進(jìn)了一劑催化劑。       中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中包含了許多重要的思想方法，如控制變量法、比較法、累積放大法、機(jī)械放大法、光學(xué)放大法、模擬法，還有替代法、轉(zhuǎn)換法、平衡法、補(bǔ)償法、共軛法等。而且每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是經(jīng)過長期的教學(xué)實(shí)踐而確定的，也是教育教學(xué)創(chuàng)造活動(dòng)的結(jié)晶，因此，其中也不乏創(chuàng)新技法，如聯(lián)想創(chuàng)造技法、類比創(chuàng)造技法、設(shè)問創(chuàng)造技法、列舉創(chuàng)造技法和轉(zhuǎn)換創(chuàng)造技法等。教師應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施——突出科學(xué)方法、顯化創(chuàng)新技法，讓學(xué)生體驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)的樂趣，使他們從中培養(yǎng)創(chuàng)新精神，掌握好物理思想和方法，獲得創(chuàng)新技法。
        三、注重實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，全面發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的作用
        對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)大膽創(chuàng)新已成為當(dāng)前物理教學(xué)的共識。教師該從何種途徑引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)呢？根據(jù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)手段研究物理問題時(shí)的基本過程，可歸納為如下幾種途徑：
        1.通過改變實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵�求進(jìn)行創(chuàng)新。教師可在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，改變原有實(shí)驗(yàn)的目的與要求，提出新實(shí)驗(yàn)課題，要求學(xué)生利用原有的實(shí)驗(yàn)器材（甚至可適當(dāng)增減），對原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，設(shè)計(jì)完成新實(shí)驗(yàn)課題的實(shí)驗(yàn)方案，從而培養(yǎng)學(xué)生改進(jìn)原實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力。
        2.通過改變實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行創(chuàng)新。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是依據(jù)一定的理論提出來的，這個(gè)理論就是實(shí)驗(yàn)原理。為達(dá)到同一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�可依�?jù)不同原理設(shè)計(jì)出不同的實(shí)驗(yàn)方案，因此可以通過改變原有實(shí)驗(yàn)的原理或?qū)嶒?yàn)過程中使用的具體方法進(jìn)行創(chuàng)新，依據(jù)新的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法提出新的實(shí)驗(yàn)方案。
        3.通過改變實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行創(chuàng)新。這種創(chuàng)新情形需改變原有實(shí)驗(yàn)的使用器材（包括測量對象），提出了在新的實(shí)驗(yàn)器材基礎(chǔ)上測量原有的物理量或新的物理量的新實(shí)驗(yàn)課題。一般學(xué)生應(yīng)用原有的實(shí)驗(yàn)理論和方法無法解答新的實(shí)驗(yàn)課題，必須重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案或?qū)嶒?yàn)步驟，這些都要求學(xué)生創(chuàng)造性地提出解決方法。
        4.通過增設(shè)或改變實(shí)驗(yàn)情境進(jìn)行創(chuàng)新。教師可以創(chuàng)設(shè)一種新的實(shí)驗(yàn)情境和應(yīng)用情境來改變原來的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生運(yùn)用學(xué)過的實(shí)驗(yàn)理論、方法及實(shí)驗(yàn)技術(shù)來設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)課題的新方案，處理新數(shù)據(jù)，解決新的實(shí)際應(yīng)用問題，從而培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)的實(shí)驗(yàn)理論、方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)移植應(yīng)用于新領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。
        5.通過改變觀察的感覺手段進(jìn)行創(chuàng)新。物理科學(xué)離不開觀察，觀察就是調(diào)動(dòng)人的視覺、聽覺、觸覺等感觀系統(tǒng)與物理現(xiàn)象、規(guī)律或本質(zhì)發(fā)生作用，以獲得感性材料。不同的感觀手段會(huì)使人對同一物理現(xiàn)象產(chǎn)生不同程度的認(rèn)識，因此，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新時(shí)可根據(jù)其特點(diǎn)，改變觀察實(shí)驗(yàn)的感受器官，以達(dá)到更深刻的感性認(rèn)識。
        6.通過改變數(shù)據(jù)的處理要求進(jìn)行創(chuàng)新。數(shù)據(jù)處理是實(shí)驗(yàn)研究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，必須注意“不因數(shù)據(jù)處理而增加實(shí)驗(yàn)誤差，并盡量通過數(shù)據(jù)處理減少隨機(jī)誤差”。因此，為有效地減小誤差，應(yīng)盡可能用圖像法來代替公式法處理數(shù)據(jù)。

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