物理实验教学与学生创新能力的培养

江苏省射阳县耦耕中学　施飞龙

一、创新能力的阐述和创新能力培养的意义

随着知识经济时代的到来，科教兴国战略的实施，教育将发挥以往时代从未有过的关键性作用：国民素质的提高，创造性人才的培养，知识创新和技术创新能力的开发主要依赖于教育。江泽民同志曾指出：“创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”。一个没有创新的民族，难以屹立于世界民族之林的。21世纪的国际竞争归根结底是人才的竞争。中华民族要实现21世纪的伟大复兴，就需要千千万万个具有创新能力的人才。随着我国改革开发的不断深入，人们越来越认识到，社会的竞争，主要是人才的竞争，而人才竞争的实质就是人才创造力的竞争。新世纪教育改革的纵深发展，旨在全面提高学生的素质。无论是素质教育还是我国的高考，都体现了对学生创新能力的考查。物理教学作为学校教育的重要内容之一，对学生创新能力的培养起着重要作用。而物理学从本质上说是一门实验科学，物理规律的发现和物理理论的建立都必须以严格的物理实验为基础，并受实验的检验。因此在物理教学中，尤其在实验教学中，培养学生的创新能力就显得尤为重要。

“以德育为核心，以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育”是我国当今教育改革与发展的主流，其中关于创新能力培养尤其引人注目，成为教育界内外关注的热点。人们在按照创新能力来衡量教育现状的同时，也在思考着创新能力相关的一系列问题。

创新教育的涵义

狭义的创新是指创造、发现新的东西，突出前所未有的新字；而广义上的创新则包括利用现有知识技能去重现前人已经探索的发现过程。所谓创新教育，是指依据社会主义现代化发展对人的要求，有目的地培养青少年学生的创新精神、创新能力和创新人格的教育。简单地说，创新教育就是创造性人才的教育。

创新教育包括创新精神、创新能力和创新人格三方面的内容。创新精神主要包括有好奇心、对新异事物的敏感，在创新过程中表现出来的那种自觉的、顽强的、勤奋的甚至是冒险的精神。这是一个人创新的灵魂和动力；创新能力主要包括创造性的思维能力、创造性的想象能力与创造性的组织、实施某种活动的能力，这是创新的核心。

要培养学生的创新能力必须首先塑造创新人格。创新人格主要包括创新责任感、顽强的意志。还具有良好的思维品质，独立的个性特征，如怀疑精神，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，能经受挫折、失败的良好心态。具有创新人格的学生往往显示出首创性，感觉敏锐，洞察力强，能独立判断，能接纳新事物，这是坚持创新、作出成果的根本保障。要塑造创新人格，必须要用科学的方法来培养，实验本身就是一种最好的科学方法。

中学阶段的实验，一般来讲有三个方面：（1）实验归纳法，它是指通过实验事实归纳出物理规律的认识方法，如凸透镜成像规律等。（2）实验验证方法，它是指科学家根据已有的经验和知识，经过推理，提出假设和预见，然后再通过实验来证实的方法，如电磁场理论。（3）理想实验的方法，它是指以真实的实验为基础，但又高于真实实验，它能更深刻地反应现象的本质，揭示事物间的内在联系，也是人类认识的高度发展的体现，如牛顿第一定律的得出。学生学会了这些方法将终身受益，这些科学方法有如一盏明灯，指引着学生在科学的高峰是不断攀登。

二、在物理实验教学中学生创新能力的培养

（一）变演示实验为探索性实验，培养学生的创新能力

在实验中突出探索性方法的培养。以前的课堂演示实验，一般以教师为主体，学生仅仅是旁观者，没有直接参与，不利于创新能力的培养。如果将演示实验改为探索性实验，让学生充分的动脑、动手、动口，发挥学生的主体作用，就能有利于学生创造思维的激发。物理教学常用的演示实验有实验归纳法和实验验证法。在教学中，应有意识地安排这两种方法加强探索训练。例如，在总电阻教学中，就可进行这两种方法的训练。（1）应用实验归纳法探索电阻串联。首先，教师要求学生根据欧姆定律设计一个电路，测定各个电阻的阻值，然后由学生进行实验，并从实验中归纳出R串＝R1＋R2的结论。接着，教师根据串联电路中电流电压的特点和欧姆定律，从理论上加以推导，也得出同样的结果。这样，在获得关于串联总电阻与分电阻关系的知识的同时，学生学习到自己设计电路、总结规律、从理论上论证的初步方法，即实验归纳法。同时也培养了探索精神。（2）应用实验验证法探索电阻并联。在并联电路的探索中，先由教师从理论上推导出1／R_并＝1／R₁＋1／R₂的关系，接着由学生自己设计电路操作实验，然后验证这一关系。最后，由教师进行总结，联系电阻与导体截面积的关系对并联作出解释。这样，在获得关于并联电阻知识的同时，学生学习了实验验证法。

（二）充分利用实验器材，设计有悬念的实验，激发学生的兴趣和思维

兴趣是产生动机的重要条件。学习兴趣也是学生力求认识世界，渴望获得科学文化知识，不断探索真理的情绪意向。创新意识是人们从事创造性活动的出发点和内驱力，是创造性思维、想象和创造性行为的前提，中学阶段的学生思维敏捷，求知欲强，易于接受新鲜事物，富有上进心和探索精神，“好动、好奇、好胜”是他们的天性。而物理实验形象生动，容易做成，而且富有动手操作和探索因素，非常迎合学生的心理特征，是学生吸收信息最有效的一种形式。所以把两者巧妙的结合起来，相互作用，就能激发学生心理活动的潜力，增强学习物理的兴趣，克服物理难学的心理。学生对物理发生了兴趣，就会积极主动地学习，就会张开想象的翅膀，积极思考，教学才能达到事半功倍的效果。如果学生对实验无兴趣，就会出现对实验不感兴趣，不愿动手、假参与等现象，将严重影响教学质量，更谈不上培养学生的创新能力。但是做好物理实验并不是机械的重复课本上的实验，而应该精心设计实验的方法，使实验产生最佳效果。而产生最佳效果就应该在实验中出新出奇上下功夫。为此，教师可为学生设计一些有悬念的实验，这将大大吸引学生的注意力，激发学生的兴趣和思维，对培养学生的创新能力起到水到渠成的作用。例如，在“测凸透镜焦距”实验中，在基本完成规定的实验要求时，可以提出这样一个问题：如果透镜被遮挡一部分，其成像有何变化呢？让学生不要急于动手，而是先进行推测或猜想：“不成像”、“只有一部分”、“不变化”等等，各持己见，争论不休，这时要求学生，利用身边的器材加以验证，发现成像情况不变，只是像的亮度变暗。教师可根据已学的知识进行分析，得出正确结论的依据。学生通过对问题的推测和猜想，在动手实验，观察思考，分析归纳后，会产生意想不到的效果。学生的兴趣就会油然而生。爱因斯坦曾说过：“热爱是最好的老师。”杨振宁也指出：“成功的真正秘诀是兴趣。”学习兴趣作为内在的力量促使人致力于从各个方面去认识对象，了解对象产生的原因，找出规律的东西，创新的意识也就出现了。

（三）采用多种方法，活跃学生思维，激起学生的创新欲

（1）诱发学生的创新动机，关键在于建立民主和谐的学习氛围。教师创造一种民主、宽松、友好的教学环境，使学生在心理上放松的情况下形成一个无拘无束的思维空间。反之，如果课堂氛围过于严肃，就会抑制学生的积极性，阻碍学生的思维，要想创造民主、和谐的学习氛围、教师首先要更新观念。要彻底抛弃师德尊严，教师的权威神圣不可侵犯等传统观念。俗话说：亲其师才能信其道。教师要学会用微笑、幽默性、鼓励的语言，亲近的行动拉近与学生的距离。及时传递对学生的信任、期望、赞许等信息。使师生间建立一种信任、平等的关系。让学生消除神秘感、恐惧感。大胆的表达出自己观点，敢于和同学、老师争论。其次要变传统的灌输式的学习为探究式学习。传统的实验教学都是老师讲的非常仔细，实验原理、步骤、注意事项等反复强调，学生背得昏天暗地，可考试时实验还是丢分最多的。那么为什么不这样做呢？例如，楞次定律的教学安排有一节课，还有一节是验证性实验，我们现在可以把两节课的内容结合在一起，组织成一节探究性学习课，把仪器发给学生，让学生自己动手，总结出楞次定律，并把实验过程中出现的问题罗列出来，让学生讨论原因，亲身体会创新不是高不可攀的难事，从而提高想创新、敢创新的自信心，就能激起学生的创新欲望。

（2）科学作风的培养。实验本身是严谨的，实验过程中要让学生尊重事实，忠于数据，明白那种凑实验结果，弄虚作假的作风是不容许的，要宽容的对待学生在实验中所出现的错误，鼓励他们找出错误的原因，这有利于学生创新人格的形成。

（3）创新思维的培养。在物理实验教学中，应开拓学生的思维空间，积极创设问题情景，给学生的思维以较大的活动范围。如：让学生自己设计和选择实验方案；自己正确地选择仪器等，而不是机械的重复课本上的实验。在实验中，允许学生在掌握实验原理的基础上，使用不同的器材、不同的实验步骤进行实验。这样需要学生在各种因素只进行取舍，对所得的信息进行筛选。使学生有全局观点和善于妥协，在不同的情况下善于应变的精神。让学生在实践只去探索，去思考，取得的效果就比老师讲半天强得多，也深刻得多。

（4）物理实验能力的培养。物理实验能力具体来说，包括以下几个方面：1．观察能力，在培养观察能力时，教师要引导学生学会有目的重点观察，还要让学生知道怎样进行仔细的观察。在物理实验教学中，有两种常用的观察法应使学生掌握。一是系统观察法，它包括顺序观察；分步观察和角度观察。如对部分电路欧姆定律实验的观察就是这样。第一步，先定性观察电阻变化或电压变化都引起的电流变化；第二步，固定电阻，定量观察电压变化对电流的影响；第三