浅谈中学物理探索性实验与创新教育.pdf

浅谈中学物理探索性实验与创新教育 严 志 鹏 福建省漳州市第一职业中专学校 福建 漳州 363000 摘要 创新能力是对人才最重要的要求 简要地论述了中学物理探索性实验与创新教育的关系 初步探讨 了在中学物理探索性实验中培养创新能力的方法和途径 关键词 创新 创新教育 探索性实验 验证性实验 中图分类号 G 633 8 文献标识码 B 文章编号 1004 2911 2005 01 0090 03 为了适应21世纪社会发展对人才的要求 基础教育正在进行以培养学生创新能力和实践能力为重 点的深刻变革 科学的本质在于探索 科学的生命在于创新 物理学中的许多重大发现曾多次推动了社 会进步 物理学中孕育许多创新思想的素材 在新的物理课程标准的课题探究中 增加了不少探索性实 验 顺应了创新教育对物理教学的要求 1 物理探索性实验与创新教育 创新具有不同的方面和层次 本文所说的创新教育 是指在基础教育阶段以先人的创新精神和创新 能力为基本价值取向的教育实践 通过创新教育 培养学生再次发现知识的探索精神和准备 首创前所 未有 事物的创新意识和创新能力 物理教学坚持对知识再次发现的探索式研究 是学生主动地进行自 我探索 把学习过程变成一种再次发现人类以往积累的知识的参与式创新活动 更注重的是学习探索 是对知识整体及知识问题的把握 物理学验证性实验的前提是认为学生已经掌握所涉及的知识 是由已 知出发验证结论的正确性 因此 这些实验对于培养学生的创新能力 激发创新精神 没有直接的促进作 用 而探索性实验是由未知出发 是由特殊到一般的探索和归纳 有益于培养学生的求异思维和发散思 维 有益于培养学生的创新能力 2 中学物理探索性实验的类型及其对创新教育的作用 2 1 操作型探索性实验 学生必须经过自己亲自动手操作 才能激发问题和感受创新的思想方法 1 以数据处理为主的实验 自伽利略把数学方法引入物理学以来 物理学才真正具有了科学的生 命力 许多重要的物理规律是运用数学思想和方法进行大量计算 归纳而得来的 开普勒的老师第谷把 毕生的精力用于天文观测 记录了大量天文数据 开普勒用数学方法处理了数据 并进行认真分析研究 找到了行星运动规律 其中著名的T2 R3 K为大家所熟知 为牛顿建立万有引力定律奠定了基础 数 据操作型实验可让学生在记录处理实验数据的过程中 体会科学的思想方法 培养创新精神 例如 在学 习单摆周期公式之前 教师让学生探索周期T与摆长L的关系 学生会发现T L图象不是直线 进而 发现T2 L图象是一条直线时 一定会惊喜万分 有的学生会发现T2 L直线没有过原点 便产生T2 与L是否成正比的质疑 教师可指导学生进一步探究原因 这种探索性实验 不仅训练了学生的科学思 想方法 也培养了学生的创新意识 2 以发现问题为主的实验 善于发现问题 提出问题 思考问题 是一个人优良创新品质的具体表 现 要培养学生善于发现的科学品质 教师就应精心创设问题情境 大胆鼓励学生的 求异质疑 行为 引 Vol117 No11 Feb 2005 第17卷第1期 宁德师专学报 自然科学版 2 005年2月 Journal of Ningde Teachers College Natural Science 收稿日期 2005 01 15 作者简介 严志鹏 1968 男 中学1级教师 福建漳州人 现从事中学物理教学与研究 导学生自己发现问题 提出问题 学生不仅要 学会答 更要 学会问 学生能够质疑问难 是对知识内 容有一定程度的理解与思考 是主动学习的一种表现 是培养创新意识所不可少的 因此 教师在教学中 要努力引导学生生疑 质疑 释疑 教学生学会对所学知识的重点 难点 关键提出问题 要留有余地 给 学生适当的思考时间和提出问题的机会 为学生创造良好的提问氛围 逐步培养学生敢想敢问的良好习 惯 例如 测电笔 教学时 笔者先简介了测电笔的构造 用途以及使用方法 并演示 然后提出问题 测 电笔的氖管要发光 测电笔中是否有电流通过 一石激起千层浪 学生们纷纷发表自己的意见 并提出 了新的问题 如果有电流 其通路是怎样 若有电流 人怎么不会触电 老师站在木制的讲台上使用 测电笔 电流又是怎样接通的 学生的探究热情高 通过这样一系列问题的探讨 学生对知识的理解 应 用自然上升到了一个新的层次 几乎每个物理学重大发现都表明 创新思维活动起始于对困难问题的认 识 而善于提出问题总是从对事物现象或已有理论怀疑开始的 在人类认识史上 提出一个新异而深刻 的问题 必然导致一个重大的突破性发现 标志着科学的真正进步 例如物理学史上的 紫外灾难 导致 了量子论的建立 爱因斯坦曾说的 产生一个问题比解决一个问题更重要 说明了这个道理 学生在实验 动手操作中产生的问题及其引起的思考 潜移默化地影响着学生的创新能力 对学生以后的实践活动有 重大影响 中学物理学的验证性实验也应像科学实验那样 不要让学生事先知道误差原因 强化实验的 探索性作用 例如 验证牛顿第二定律 的实验 如果学生自己发现直线没过原点或直线发生弯曲并能 引起深思 那么这样的验证性实验也能达到探索性实验的目的 有益于培养学生的科学精神和科学方 法 如果验证性实验单纯地就是为了验证理论知识 那就失去了创新教育的意义 2 1 设计型探索性实验 物理学是一门实验科学 加强物理学实验教学 改革物理学实验教学的模式 为学生的亲身体验创 造更多的机会 教师要将物理学实验教学作为物理教学的主要任务加以落实 而不只是物理教学的辅助 手段 根据教材的特点和学生实际情况 在学生已有知识和初步具有实验技能的条件下 要加强探索性 实验的训练 教师提出课题 并指导学生自己动手 动脑 设计实验 观察现象 主动探索 得出规律 例 如 在 影响滑动摩擦力的因素 教学时 笔者首先提出课题 让学生动脑猜想影响滑动摩擦力大小的因 素 学生们通过积极思考 提出了与压力有关 与接触面光滑与否有关 与接触面的大小有关等猜想 笔 者适时引导学生针对自己的猜想 设计实验 动手操作 仔细观察 记录好数据 对自己的猜想做探索与 论证 教学实践证明 探索性实验教学 可以让学生主动探索科学知识 学生在教师的引导下思考实验原 理 基本步骤及处理实验结果 在学习要求和能力的培养方面比按既定步骤模仿进行的验证性实验有较 大的提高 探索性实验可以培养和提高学生的实验思维能力和初步的实验设计能力 1 设计理想实验 有些实验的条件在实验室中难于提供 但假设的理想化条件与结论的逻辑推理 却十分可靠 这样的实验称之为理想实验 自伽利略把设计理想实验引入物理学研究以来 理想实验成 为研究物理科学的一个重要方法 许多科学巨匠用此法获得重大成就 如爱因斯坦的相对论 教师应指 导学生根据实验原理 学会抓主要矛盾 建立理想化模型 设计理想实验的基本方法 例如 在学习失重 的知识后 教师可引导学生根据物体在失重条件下的物理现象 或其它现象 设计实验方案去探索 学 了万有引力之后 指导学生为宇航员设计外星球实验 如在外星球上测重力加速度 天体质量等 2 设计解决问题方法为主的实验 解决问题的方法往往不止一种 教师指导学生设计解决问题方 法的探索性实验 有利于培养创新能力 例如 测自行车的速度 可用平抛 匀速直线运动 匀速圆周运动 等多种方法 又如 学生设计测电源电动势和内阻方法的实验方案 会有意料不到的教学效果 有的学生 能设计出多种不同的测量方法 具有一定的创新能力了 围绕课题展开实验设计 学生要先进行多角度 多方向的思维后 进行实验 运用的是发散思维 因 此 有利于学生开阔眼界 发展创新思维 实践表明 在物理教学中 教师适时地在学生的最近发展区内 19 第1期 严志鹏 浅谈中学物理探索性实验与创新教育 引入探索性实验 学生会乐于接受并激发出活跃的创新思维 物理教学开展探索性实验进行创新教育不 仅必要 而且可行 重视探索性实验 必能深化创新教育 参考文献 1 胡百良 中学物理教学实践与研究 M 南京 江苏教育出版社 2001 2 李春密 物理教学与创造素质培养 M 北京 北京师范大学出版社 2003 3 乔际平 刘甲岷 物理创造思维能力的培养 M 北京 首都师范大学出版社 1998 4 张大昌 高中物理教学大纲中的课题研究 J 课程 教材 教法 2000 2 38 40 5 邢红军 高中物理探索性实验教育目标的理论与实践研究 J 课程 教材 教法 2000 4 26 28 A brief talk about explorative experiment and new education on physics of middle schools YAN Zhi peng Zhangzhou