加强物理实验教学　培养学生创新思维

来源:用户上传      作者: 吴德文

　　回望人类文明的历程，从简单的劳动工具的制造，到宇宙飞船的发射成功；从原始的“结绳计数”，到今天的电子计算机，科学创新无不体现出它的巨大魅力。如今创新已经渗透到每一个学科甚至每个领域。只有创新，才能发展。时代需要创新人才，因此我们的教育要培养出具有创新能力的学生。
　　培养学生的创新品质、创新思维和创新能力，成为当今素质教育的核心。物理学作为自然科学中最重要、最广泛的一门学科，就更应该，也更容易找到与创新教育的结合点。因为物理学的发展史本来就是一部人类征服自然的创造史。那么，在初中物理教学中，怎样把物理教学与创新更好地结合，培养出适应时代需要的人才呢？
　　
　　一、在教学中渗透科学家的故事，培养学生的创新兴趣、创新情感和创新意识等创新品质。
　　
　　教师在讲授物理知识的时候，同时再现知识产生的社会、文化、历史背景和物理学家们为获取物理知识所作出的真实而令人兴奋的探索历程，有利于提高学生的创新品质。物理学作为一个完整的科学知识体系，含有静态知识体系――科学规律、成果，动态知识体系――科学研究的过程。前者给人以知识，而后者给人以创新的智慧。离开了历史背景的单纯的物理知识只能使学生觉得枯燥和深奥。若能通过具体、生动、可靠的历史事实来说话，让学生感受到物理科学家们用有效的方法一步一步地揭示物理奥秘时那种科学创造的快感与激动，接受科学态度和优良品质的熏陶，则会让学生在兴趣、激情的支配下来学习物理知识，既提高了学习效果，又培养了学生创新的品质。
　　比如在讲授重力时，我对学生们说：千百年来，“苹果”不知“落地”多次了，而人们只看到“苹果落地”就可以吃了（学生们笑），但有一个人――牛顿却独具慧眼地看到了“重力”，并由此推广到宇宙间的万有引力（这难道不是一种创新吗？）。再介绍后来人们根据这一引力定律推导出了海王星的运行轨道，并导致海王星的发现。这样能让学生感受知识产生的过程及知识的力量所在，从而产生学习的兴趣和创新的激情，同时也能让学生感受科学家为追求真理而不怕艰辛、百折不挠的科学精神，从而激发学生知难而上，不怕挫折和失败的坚强意志。
　　
　　二、对学生“授之以渔”，使之掌握科学的研究方法和创新思维能力。
　　
　　我们要引导学生把物理学的一些研究方法和创新思维相结合。早在伽利略时代就已形成了把科学实验、数学推理和逻辑思维有机而巧妙地相结合的物理学研究方法。这一方法是符合辩证唯物论和认识论原理的，因而也符合创新的一般原理。
　　那么在教学中如何对学生“授之以渔”，切实贯穿创新思维呢？由于创新思维具有主动性、求异性、发散性和独创性等特点，因此能从学生应用知识解决问题的过程中显现出来。比如在学习测量时我先给大家讲了一个例子：一个科学家走进工厂，拿起一个灯泡问身边的大学生灯泡体积怎么算？大学生立即动手并运用复杂的数学知识开始计算灯泡的体积。科学家见状说，不用这么复杂，给我一个量杯就可以了，实际上灯泡排开水的体积就是灯泡的体积。意大利杰出的物理学家伽利略在教堂里看见悬挂的吊灯被风吹得左右摇摆。这对别人而言是司空见惯、习以为常的现象，但伽利略却提出了不同的看法，领悟出“摇摆等时性”的规律。在以往的教学中，我们往往习惯给学生一些固定不变的知识及方法，这对“创新”能力的培养是很不利的。教师在教学中要力求摆脱习惯认识的束缚，开拓思路，用一题多解、一解多题等多种形式，引导学生从不同角度、不同思路去思考问题，尽可能提出与众不同的新观点、新思想、新办法。对于学生的设想不管对错，教师要耐心细致地给予分析，同时要表扬敢于发表自己见解的学生，从而带动其他学生标新立异。
　　我给学生出过一个题目：桌上有一长方形的木块，给你一把刻度尺，你能不能不经过计算就测出木块的对顶角尖的距离？按照常规的方法，应先测出长、宽、高，再利用数学知识进行计算。可这样又违背了题目的要求，在此我们不妨改换思路，放弃以往的经验，用一种新的方法来求解。解法：假如要量的两对顶角尖分别为A点和B点，只要将木块沿桌面平移一个长度，使其左侧出现一个虚体，然后就可以用刻度尺直接测出A′、B′两点距离，显然A′B′=AB，此题即可解决。
　　发散性思维是一种不依常规、寻求变异、从多方面探求答案的思维形式，也就是一个问题可能有多种答案，以这个问题为中心，从不同角度、不同途径去寻求各种答案。美国心理学家吉尔福认为：“创造力作为一种心理活动，来源于发散思维。”发散性思维是一种高层次的思维方式，是创造性思维的主要形式。其并非一朝一夕可以完成，它既需要一个熟到巧的过程，又要教师的不断培养。因此，在教学中，教师应在已形成的定势思维的基础上，注意培养学生的新奇感，多来几个假设，多问几个为什么，提供一题多解、一题多变，使学生达到举一反三、触类旁通之境界。如物理实验中测“金属电阻率”，要测金属导线的横截面积，除了书中方法之外可启发学生还有哪些方法可测。像这样利用开放题培养学生的发散思维是一种行之有效的途径。有些教师怕麻烦，往往避而远之。实际上利用开放题，可以培养学生创新能力，因为发散性思维是创新思维一个分支。我们用发散思维还可以进行一题多解、一题多思等。如学习了“阿基米德原理”后，可设计如下问题让学生思考；某容器中盛了一定量的水，水面上浮着一块冰。（1）如果冰融化后水面怎样变化？（2）若冰块中包有一实心铁块，冰融化后水面如何变化？（3）若此冰块较大，下部对容器底有压力，则冰融化后水面如何变化？（4）往水中加足够多的食盐，冰融化后，液面如何变化？这样层层深入和多向发散，使学生的思维从单一性向多向性发展，可起到举一反
　　三、触类旁通的效果，在锻炼学生创新思维的同时，也加深了物理知识的理解。
　　
　　三、在教学中多开展小实验、小制作、小发明等活动，培养学生的动手能力，提高创新技能。
　　
　　《初中物理教学大纲》中明确指出，观察和实验，对培养学生的观察和实验能力、实事求是的科学态度，引起学生兴趣都有不可替代的作用。并强调要大力加强演示实验和学生实验，鼓励和指导学生在课外做一些观察和小实验。小制作、小发明活动本身就是一个创新的过程，它们不仅可以使学生学到各方面的专门知识，更重要的可以是培养学生的各种技能。同时学生通过小制作、小发明活动，能够充分认识理论知识的重要性，提高学习兴趣和积极性，培养运用理论知识解决实际问题的能力。在具体活动过程中，我采取了如下措施：（1）要求每位学生自己设计或改进一个物理小实验，把优秀者组织起来成立科技活动小组；（2）教师定期进行教研活动，确定活动课方案，并对科技小组成员举行创新思维讲座，教给学生一些创新技能，如集思广益法、抓关键法、特性列举法、希望点列举法、类比法、联想法等；（3）要求科技活动小组成员每月有一件小制作、小发明或小构想等。经过一段时间的努力，小组成员们有了很大的进步。
　　但是，在探索创新过程中，常会遇到失败。教师应指导学生正确面对失败，可介绍科学家伟大发现背后的艰辛，在几百次乃至上千次失败中改进摸索再实验。爱迪生说过：“失败是我需要的，它和成功对我一样有价值，只有在我知道一切做不好的方法以后，我才知道做好一切的方法是什么。”一个新的设想在开始时不遇到失败，这种情况是罕见的，发明者和创新者可能一而再地失败，爱迪生和他的合作者经过试验1600多种不同材料的灯丝后才找到合格的材料。所以，面对失败，要引导学生不急不躁，冷静查找原因，排除故障，才会“拨开乌云见青天”，如我任教班有一个尖子生，喜欢动手，学了电磁学知识后，自购了一些元件设计门铃，花了很长时间，费了很大力气，就是无法发出声音，结果气馁了。我及时找到他谈话，给他讲了有关法拉第发现电磁感应的过程，鼓励他坚持下去，耐心细致地寻找原因。没几天，他高兴地跑来告诉我他成功了。经过一次磨练，更激起了他学习物理的兴趣与动手做小制作的热情。
　　综上所述，创新是知识经济时代对人才培养的客观要求。教育是知识创新、传播知识的主要基地，也是培养创新精神和创新人才的摇篮。在物理教学中，只有找到了与创新的结合点，并把二者巧妙而有机地结合起来，才能既提高学生的学习效率，又培养学生的创新能力，从而为创新教育在物理教学中具体实施找到切实可行的方法和措施。

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