新课改下物理教育的探索

在实验教学中实施创新教育0

引

言回顾人类发展史，可以看到，人类的过去和现在都离不开创新。未来学家奈斯比特在《大趋势》一书中指出：“处于伟大变革时代，我们是需要创造力和创造精神的。”可见，人类未来的发展更离不开创新。当今世界的科技竞争、综合国力的竞争越来越表现为创新型人才的水平和数量的竞争。创新教育是当今世界许多国家教育改革的焦点和核心，民族的创新意识和能力直接关系到中华民族的兴衰存亡。华夏大地如要重现辉煌，屹立于世界优秀民族之林，不能单靠几个天才，必须要有全民族整体科学素质水平的提高。江总书记曾明确指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力!”

而我省的新课改本身就更是对高考模式的一个巨大的创新。物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验作为物理教学的基本手段，有其特殊的教学功能：不仅能够为学生提供学习的感性材料，验证物理定律，而且能够塑造学生的创新品格、促进学生的创新观察、激活学生的创新思维、培养学生的创新能力。使他们想创新、敢创新、会创新。为此我们应该：

在实验教学中塑造学生的创新品格当今人们的价值观念正经历着从重视人创造物的价值到重视人自身的价值的转变，面对人的品质评价已趋向于提倡人的创造型、开拓型的性格。因此，我们最终应把创新能力的培养落实到学生创新人格的塑造上，凡是有利于创新活动的个性品质，都是创新需要，称为创新个性，创新个性具有相当的完整性和持久性，对学生今后的发展将产生积极的和决定性的影响。创新人格表现为：良好的思维品质、独立的个性特征如质疑精神、创新意识、不迷信权威、优良的意志品质、强烈的求知欲、不竭的进取精神,具有创新人格的学生往往显示出首创性、感觉敏锐、观察力强、能独立判断、能归纳新经验、持怀疑态度等。为塑造学生的创新人格，在教学中，应注意以下几个方面：

培养学生勇于面对失败的精神

在创造活动中，错误和失败远远多于成功。爱迪生发明电灯，瓦特发明蒸汽机，莱特兄弟把飞机送上天，都是建立在成千上万次失败的基础上的。事实证明：“失败是成功之母”，在物理教学中要将科学家们可歌可泣百折不挠的意志，献身科学的精神融合在知识传授中，增强学生的爱国主义精神、科学的责任心、勇于创新的顽强意志和为人类的进步事业而献身的精神。

2.为学生树立创新的表率

教师在教学中的言行举止对学生有潜移默化的影响，教师若能实事求是地和学生一起研究问题，就能成为培养学生创新品格的好榜样、好朋友、好老师。例如在《动量守恒的验证实验》中，落点为什么会较散而不集中呢？原因在碰撞的过程中，被碰小球所处的支座与等大的入射小球轨道的末端不能严格在一直线上，所以两球不是对心正碰造成的。要减小误差怎么办？要保证对心碰撞是关键，若用体积相等的小球，则碰擅应发生在同一轨道上，不要支座。若要支座，那么两球的质心一般都不在一条直线上。教师在做该实验的过程中，应引导学生观察这一现象，分析其原因，讨论分析为什么？再由学生提出减小误差的方案，选出最佳的方案并对该同学予以表扬，以此来塑造学生的创新品格。只要我们做有心人，善于思考，就会设计出灵活多变的教学方案，为学生的创新品格的塑造树立表率的作用。

3.培养学生的“质疑”精神

人的思维活动起始于问题，有疑问才会去思考。有疑问是学习新知识、产生新思想、发现新观点的起点，教师要营造一个宽松的教学环境，也就要创造－个自然和谐、平等的教学环境，使学生勇于发现问题，敢于提出问题，渴求解决问题，这样他们的创新意识，就会得到培养和发挥。①提倡学生向教师的“教”的质疑。教师的知识结构和教育教学模式都在迅速地老化，只有不断地“充氧”才能赶上时代的步伐。而“充氧”的最直接有效的办法就是和同学们坐在一起对学生所提出的问题进行分析、思考然后得出问题的结论。这样不仅有利于丰富教师的知识结构和教育教学模式而且可以使学生弄清原有模糊的概念、加深对原有知识的理解等。学生敢对教师的“教”质疑的精神是非常宝贵的，应鼓励和提倡。②鼓励学生对教材质疑。高中学生对知识、现象、实验等有旺盛的求知欲，对新异的事物特别感兴趣，他们对学习的知识爱提出一些疑问，例如：在《演示分子间有空隙》的实验中，得到酒精与水混和总体积缩小的现象。有学生提出所有两种液体混合的体积都缩小吗？有增大的吗？等，说明了学生存在着强烈的质疑意识，孕育着可贵的创新精神。③要大力提倡学生争辩。通过争辩活动可以提高学生的质疑的敏捷性、灵活性。量子力学中的“测不准原理”就是海森堡与爱因斯坦等人长期激烈的争论后，在海森堡的脑海骤然出现的。长期引导学生进行争辩、互相质疑无疑会大大增强学生质疑的意识，使学生在质疑辩论中，学到新知识，搞清原来模糊的概念，更重要的是培养学生会用质疑的态度听课。学会平心静气地讨论和据理力争，千方百计地动脑筋，从不同角度，通过各种途径去说服他人接受自己的观点，锻炼了思维的准确性、敏捷性、开放性，也提高了流畅表述自己观点的能力。通过质疑、辩论、释疑，使学生的自信心得到增强，连“书上的实验设计方案”也敢质疑。

二、在实验教学中促进学生的创新观察

观察作为一种有目的、有计划、较持久的知觉，是人们全面、深入、正确地认识事物的一种过程，是学生认识世界、获得信息和汲取知识的主要途径，观察应讲究方法，善观察者，可以见常人所未见；不善观察者，入宝山空手而归。例如英国物理学家法拉第和科拉顿分别进行了电磁感应实验，结果法拉第活动了成功，而科拉顿却错失了良机，就是一个很好的例证。因此观察能力本身就是创新能力的一个重要方面。从一定意义上讲，实验就是人为地创造提供观察的条件。物理实验中的观察一般包括对教师演示实验的观察和学生分组实验中的观察两个方面。为了促进学生的创新观察能力，要求观察活动必须突出如下几个方面：

1.全面性

要全方位、全视角、全过程地观察物理实验过程中的各种现象和现象的各个方面。如“观察水的沸腾”，既要观察水沸腾时，液体内部形成的气泡在上升过程中逐渐变大至液面后破裂的情况；也要观察水沸腾前气泡在逐渐变小，甚至未达到液面就消失的现象，同时还要观察水沸腾过程中温度保持不变的情况。

2.深刻性

必须善于透过纷繁复杂的表面现象，善于撇开事物的那些扑朔迷离的非本质特征，有选择、有重点地捕捉观察的目标，进而抓住事物的本质特征。如在“研究电磁感应定律”实验中，要有透过磁铁接近与远离线圈时电流表指针偏转方向不同的表面现象，认识感应电流磁场与原磁场之间存在着“来而拒之，去则留之”的作用情况，进而认识到“感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化”这一本质规律。

3．准确性

观察需要认真细致的科学态度，对一些定性的研究要求“定性”准确，对一些定量的要求则要求必须有足够的准确度。正是天文学家第谷在条件极为简陋（当时连简单的望远镜也没有）的情况下通过对火星的准确观测，使开普勒从按圆形运行轨道计算的火星位置与第谷观测结果之间所存在的微乎其微的8分之差（仅相当于秒针秒瞬间转动的角度）中，发现了行星绕太阳按椭圆轨道运行的规律，从而“引起天文学的全面革新”。

4．敏锐性

要善于抓住那些稍纵即逝的物理现象，尤其是那些乍看起来有些“反常”的一些现象。如在玻意耳定律的实验中，当气体的体积被压到一定程度时，水银表面有时会出现凝结水；带有少量电荷的验电器箔片张开一定角度，当带有较大量异种电荷的带电体靠近验电器时，可以明显见到箔片张角反而增大。抓住这些反常现象并追溯其产生的原因，常常可以得到一些意外的收获。

三、在实验教学中激活学生的创新思维

科学史上的每次重大突破，总是由某些科学家完成最关键或最后一步的。他们之所以能超越前人和同时代人，作出划时代的科学贡献，未必是因为他们比别人的知识更加渊博，重要的在于他们善于发挥创新思维。创新思维主要表现为：善于摆脱常规的逻辑思维，借助直觉洞察事物的本质和规律；善于打破思维定势，诱发灵感捕捉机遇；善于转换思路，对问题进行发散和逆向思维；善于在事物的多样性中寻求统一。应该说革新实验教学，对激活学生的创新思维具有独特的优势。所以我们应该：

1．改验证性实验为探索性实验

在实验教学中，我们应指导学生大胆地把有关验证性实验改为探索性实验，或设计新的实验，使学生在实验探索中，学会分析归纳，寻找事物的本质和规律。如《共点力的合成》实验，教材中设计为验证性实验，这对降低教学难度，节约教学时间固然有益。但在实验教学的实施中，由于对合成规律已学过，再做实验，学生对其缺乏新鲜感，实验操作很容易走过场，甚至会出现少数学生投机取巧，用平行四边形法则去倒推实验结果，这就会失去实验教学的意义。如果把该实验安排在“力的合成”一课教学中，激发学生自己去探索力的合成方法。在实验的探索中，或适时提出一些问题，让学生对操作引起重视，或让学生进行一些必要的讨论，交流操作中的体会和实验结果，促使学生的思维在实验操作中，时而发散，时而转换角度，诱发灵感，提高思维的灵活性。

2．扩展实验方式

在实验条件许可时，可对教材中的实验进行扩展，有意培养学生思维的广阔性和深刻性。如在《牛顿第三定律》的教学，一般用两弹簧秤演示物体相互作用的性质。若设计安排几个反冲现象的小实验，如“乒乓炮”、“水火箭”、“酒精火箭”等，让学生自己演示，则教学效果会更佳。使原本单一乏味的演示，变得生动有趣，可拓展学生的思维空间。将《测灯泡的电功率》和《万用电表的使用》两实验结合起来，可使学生进一步掌握万用表在电路中的实际使用方法，学会用万用表检查电路，分析电路故障的原因。

3．增加实验室开放时间

学校实验室、科技制作室实行开放式管理，是激发学生创新灵感、培养学生创新能力的有效措施。因此学校应加强实验室管理，充分发挥现有仪器的作用，可定期组织学生参观实验室和仪器室，使学生产生好奇欲动的心理，再成立科技兴趣小组，在指导老师的帮助下，学生可以借实验室的仪器，做课外实验，搞些“小创造”，“小发明”活动，以激活学生的实验创新思维。

四、在实验教学中培养学生的创新能力

创新能力是一个人的综合素质的集中体现，或者说是一个人综合素质的核心。积极实施素质教育，有效地培养学生的创新能力，是教育顺应时代要求的发展趋势和必然选择。著名美籍华裔物理学家杨振宁教授曾经指出：“中国的小孩在动手的兴趣和能力方面明显不如欧洲和美洲的小孩，主要因为是他们没有动手机会。”因此在中学物理实验教学中我们应该：

1．引导学生开展自主设计实验

在物理实验教学中，应有意识引导学生根据实验目的、原理，自行设计实验，让学生在动手动脑的实践中，活跃思维、激发灵感、发挥想象，培养创新能力。如《重力加速度的测定》一节中，可将该实验作为一个研究性课题提出，让学生根据实验目的，自主确定实验的原理，选择实验器材，设计实验步骤，记录和处理实验数据。这样，就会出现生动活泼的学习情景：有的学生根据自由落体规律设计实验；有的学生根据单摆振动规律设计实验；有的学生为了提高实验精度，还会选择更精密的实验器材用于测量（如游标尺、电子秒表、稳定性更可靠的交流电源等）。在教学中，充分发挥学生的主体性，让学生学会自己独立实验，自我评价，这就要求教师做配角，当好“后勤参谋”，不做“裁判员”，不过早地介人实验，避免挫伤学生的创新灵感。

2．改进原有实验器材

随着实验教学的深入，现成的实验器材，往往会暴露出它的不足，能不断对其革新，是培养学生创新意识和动手实践能力的一个有效途径。如在《演示的电磁感应实验》教学中，在学生看来，似乎远离了他们，如何使实验贴近学生，让学生尝试自己用普通的材料，新颖的构思，巧妙的设计改革实验，这无疑是实验教学的一种创新途径。在教师的指点下，学生发挥聪明才智，大胆试验，用铝管、强磁体做成“楞次管”，使普通小球和磁性球分别在铝管中做落体运动，进行对比性实验，从而验证了楞次定律。同样，还可用强磁体和铝材做成阻尼摆，结构简单、效果显著。通过学生自己的实践探索，不断地积累实践经验，必然会形成创新的源泉。3．引发实验探究

“授之以鱼,不如授之以渔”,在知识更新速度加快的今天，使学生学会学习已成为教育的一个目标,探索性实验是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，由教师提出课题，在教师指导下，让学生自己动手、动脑，在实验中观察现象，主动探索，然后得出物理规律。例如：课本安排有一个《验证玻马定律》的分组实验中，将这个验证性实验变为探索性实验。在讲到“气体的等温变化━━玻马定律”时，采用边讲边实验的方法用实验来探索出气体等温变化的规律：从气体的温度、体积、压强三个状态参量出发，思考一定质量的气体的三个状态参量的相互关系，引导学生利用控制变量法先研究温度不变（即等温）的情况下，气体的压强与体积的关系；然后列出提供的实验仪器，要学生考虑怎样利用这些仪器来探索气体的压强与体积的关系，并在教师的引导下完善实验方案，以及在实验中应注意的问题；最后是实验操作，根据实验数据得出“在温度不变时，一定质量的气体压强和体积成反比的关系”。将教材安排的两个课时的内容，在一节课里完成，既提高了效率，也利用探索性实验提高了学生的实验思维能力。采用探索性实验教学，可以让学生自己探索，成为科学知识的主动探索者。学生在做探索性实验时，在教师的引导下思考实验原理、实验的基本步骤以及处理实验结果，使学生对此进行思考，比按课本上的步骤进行实验操作的验证性实验，在学习要求和能力的培养方面有了很大的提高。探索性实验教学，是提高学生的实验思维能力，使学生具有初步的设计实验能力的较好途径。

4.预测实验结果

正如牛顿所说：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现。”事实上，法拉第正是根据电能生磁想到磁能否生电，并最终发现电磁感应定律的。因此在实验教学中应对学生进行预测和猜想方面的训