深化物理實驗教學改革，培養學生的創新能力
华体汇体育电 陳柏蛟
內容摘要：創新是不斷進步的靈魂，強烈的創新意識僅僅是創新素質的起點。本文從教師教育觀念的轉變、改革實驗教學，營造創新氛圍，發揮學生的主體作用，培養創新能力、開展研究性學習活動，促進學生創新能力的進一步發展、拓寬和重視課外實驗，培養學生創新思維能力等四個方麵論述深化物理實驗教學改革，培養學生的創新能力
關鍵詞：創新思維 創新意識 創新能力 實驗教學改革 研究性學習
江澤民總書記在考察北京大學時強調指出：“如果不能創新，不創新，一個民族就難以發展起來，難以屹立於世界民族之林。創新，很根本的一條就是靠教育，靠人才。”創新是知識經濟時代的一個顯著標誌，知識經濟時代教育的核心是培養人的創新素質。目前，我國正在進行指出了時代發展對培養人才的創新素質的呼喚。中學創新教育的目標是培養學生自我實現的創造性，它關係學生個人乃至整個民族的適應性和競爭力。中學素質教育必須把培養學生創新素質作為工作的核心內容。物理實驗教學恰恰應該而且完全能夠在培養人才的創新素質方麵發揮它應有的作用：培養學生的創新意識、創造思維、創新能力。
在中學物理教學中實施創新教育，培養學生的科學創新精神和提高創新能力，是落實素質教育的核心。但就目前教學的實際情況來看，開展創新教育仍有許多亟待解決的問題。受傳統教學的影響，不少學校在實驗教學尚存在著一些與創新教育背道而馳的做法，束縛了實驗教學自身的發展和教學效果的發揮。因此，在物理實驗教學中要充分發揮學生思維的主體性，改革實驗教學，開展研究性學習，促進學生創造性思維的培養，提高學生的創新能力。
一、教師教育觀念的轉變
長期以來，在計劃經濟體製下形成的一整套人才培養模式和教育觀念，已經不能適應新世紀人才培養的需要，具體表現在物理教學方便為“重理論，輕實踐”和“重傳授知識，輕能力培養”等等。所以在物理實驗教學中實施創新教育，首先必須解決的問題是教師教育觀念的轉變。教師應該認識到，當今的社會是知識經濟的時代，社會更需要的是大量具有的綜合素質的創造型人才。這就要求我們每一個教育工作者必須轉變單純以知識傳授為主的應試教育觀念，建立起以綜合素質和創新能力為主的素質教育觀念。作為在這方麵具有天然優勢的物理實驗教學，更應該加以重視和深化認識，置於與理論教學同等重要的地位，切實推動實驗教學改革，為實施素質教育，培養創新人才打下堅實的基礎。
二、改革實驗教學，營造創新氛圍，發揮學生的主體作用，培養創新能力
實驗教學是物理教學實施創新教育的重要基礎和手段，實驗不僅對激發學生學習興趣，提高實踐能力具有不可替代的作用，而且也是為學生創設創新氛圍，培養創新意識、創新思維、創新能力，提高科學素質的有效途徑。
當前實驗教學普遍存在著隻重視簡單的操作練習。教材中的演示實驗和學生實驗，從器材、方法到表格設計都是按照規定好的步驟和方法進行實驗，教師很少去引導學生思考和探索，有些學生在實驗中隻是依葫蘆畫瓢，根本不能領會實驗的原理和思想。不利於學生創新思維的培養。因此必須改革實驗教學的方法。
1．創新演示實驗，激發學生的創新意識和創造性思維
蘇聯教育家蘇霍姆林斯基說過“在人類的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發現者、研究者、探索。而青少年的精神世界中，這種需要則特別強烈”。所以還要在認識過程中去激發學生心靈深處那種強烈的探索欲望。創新教育需要創造性的教和學，在培養學生的創新能力，教師首先要具有較高的創新素質，為創新的榜樣。教師創新演示實驗，不但要使學生掌握有關的物理知識，而且要培養他們不信迷信課本，敢於對科學方法進行創新的精神，激發創新意識，進而達到培養學生創新的目的。
例如：自由落體運動，一般都是用紙片和金屬片做實驗來證明自由落體的時間與物體的質量無關，先問學生：“同一高度同時釋放紙片和金屬片，哪個先落地？”學生回答是：“金屬片先落地。”如果說把紙片搓成一團，再問學生，學生答：“同時落地。”實驗結果果然是這樣，但我把它改動一下，我並不把它搓成一團，而是在做第一次實驗時，把紙片疊放在金屬片上，釋放金屬片，這時奇跡出現了，紙片緊貼著金屬片一起下落，實驗結果與學生的想象相反了，頓時，課堂氣氛十活躍，學生感到奇怪，還以為老師在金屬片上塗了漿糊，同樣的規律，同樣的教具，前者平淡無奇，後者但又一針見血的揭示了現象的本質。因此老師通過創新演示實驗，大大的激發了學生的好奇心，對學生產生了強烈的刺激，能極大的激發了學生的學習興趣，集中學生的注意力，加強了記憶的效果，更加充分、淋漓盡致地發揮了演示實驗的作用，取到了意想不到的效果。
同樣如，做靜電屏蔽的演示實驗時，為了提高實驗的“驚險性”，把兩隻可愛的小鳥裝在一隻鐵籠子裏，然後用高壓感應圈的放電針去接觸鐵籠，令學生意想不到的是，在高壓放電下，小鳥竟然毫發無損，安然無恙。，從而使學生對靜電屏蔽有了更加直觀而深刻的認識。通過這此變戲法式的寓教於樂的創新演示實驗，使學生們在笑聲中更進一步加深了對物理現象和規律的理解，並明白物理知識和生活是息息相關的，一個成功的創新演示實驗，不但可以示範說明物理知識，而且通過老師的創造性思維方式和從中體現出來的一言一行，無不讓學生耳濡目染、潛移默化，從而激發學生的創新意識和創造性思維，對發展學生的創新能力起積極的作用。
2．變演示實驗為探索性實驗，培養學生的創新能力
在以前，課堂演示實驗一般以教師為主體，學生僅僅是旁觀者，沒有直接參與，不利於其創新能力的培養。將演示實驗改為探索性實驗，讓學生充分的動腦、動手、動口，發揮學生的主體作用，從而有利於學生創造性思維的激發。
例如，在電磁感應教學中，讓學生作探索性試驗，由載流導體在磁場中的運動來判斷暗箱中連接的電學元件的種類和接法，並由此引發一個係列實驗，討論、回答一組學生輔導題，再讓學生自己來表述法拉第電磁感應定律，並進一步加以實際應用；又如在用實驗得到單擺公式的時候，可以提示學生在得到牛頓第二定律時所用的實驗方法（控製變量法），從而讓學生自己設計實驗來總結得到單擺的周期公式，這樣在講授知識的同時，潛移默化地將物理學中一種非常重要的方法告訴學生，使其在今後的工作中可以利用這種方法去創造性的從事別的工作；再如在原子物理教學中，通過介紹原子模型的演變、發展，使學生認識到“實驗→假說→新實驗→新假說”這樣一種科學假說方法；例如在進行力的合成與分解的過程中，隻需要適當地說一句，這個力與那幾個力作用效果相同，從作用效果上看，這個力的作用相當於那幾個力的共同作用，就像電阻串並聯的總電阻一樣，這種利用效果相同的方法是物理學中常用的方法，學生自然會從這種這段話中體會出等效方法的內涵，也會從一次次的具體應用中認識到所學的科學方法。諸如上述的例子在物理學中非常多，隻要我們仔細去挖掘並與物理教學有機地結合起來，引導學生主動學習、主動探索，自己去發現問題、發現規律，對於學生創新能力的培養是大有裨益的。
3．以設計性實驗為載體，促進學生創新能力的發展
手腦結合，是創新教德育開始，“手腦雙全，是創新教育的目的”，腦和手是必須緊密聯係的，其聯係的程度將直接影響創新能力的水平，而我們的實驗本身就是促進手腦聯係的橋梁。實踐證明，指導學生進行設計性實驗的訓練是促進學生手腦緊密聯係的一項有效措施。設計性實驗力求使學生感到有探索價值和設計必要，能引起學生興趣，能培養學生動手動腦的能力。另外，實驗設計應注意聯係教學實際，努力從學生及實驗的具體情況出發，通過啟發引導、點撥指導，達到控製實驗難度，降低思維台階，逐步提高設計水平，進而達到培養學生創新思維能力。再次，所謂設計性實驗就是要打破現成的實驗方案，根據實驗目的和一些特定的要求、條件自行設計實驗方案獨立的完成實驗。由於這種設計具有較大的靈活性，需要學生在牢固掌握基礎知識和基本方法的前提下，突破固定的模式，充分發揮了學生的創新意識和創造性思維，並在實驗過程中促進學生的創新能力不斷的發展。
例如，在研究單擺振動規律的教學中，為了幫助學生進行實驗設計，首先應當向學生介紹在多種因素可能影響單擺周期的情況下，為了判斷周期與某一因素的具體關係，較為簡便的方法是“控製變量法”，並加以“同時比較”。即在控製其它變量不變的情況下，將某一物理量量值不同的兩個單擺放在一起擺動，比較振動快慢，從而得到周期與擺球質量以及振幅無關，這樣研究的重點就轉移到判斷周期與擺長的關係上來。至於對有一定難度的周期與重力加速度的關係，我們可以通過虛擬變量引導學生思考：如果g增大，T將如何變化？由於導致單擺振動的回複力來源於重力，若g變大，則回複力變大，故單擺振動加快，即周期T變小。
通過這些自由度大的、自主性強的設計性實驗，學生能學到許多知識，又能培養學生的觀察能力、動手能力和思維能力，更以其趣味性和探索性，在培養學生的創新精神和創新思維方麵發揮其獨特的功能和作用。學生在實驗過程中有時不可能一步到位，需要反複的修正，這些過程本身既然很好的鍛煉他們的實驗能力，更能使他們的創新能力得到充分的發展。
三、開展研究性學習活動，促進學生創新能力的進一步發展
創新教學的構成要素是研究性、主體性、發現性、歸納性等，這就要求在實施教學方法創新的同時，用"創造性的教"為學生"創造性的學"創造環境和條件。研究性學習就是根據這一需要設置的新的課程計劃，具有典型的創新教育功能。
研究性學習是學生在教師的指導下，從周圍生活和社會生活中選擇和確定研究課題，以類似於科學研究的方法主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動。一般可以從三個方麵選題：1）學科知識型選題、2）熱點型課題、3）社會生活型選題。總之，隻要能在平時學習的過程中，多關心、多留意社會生活和周圍環境等的變化，那麽可供選擇的研究性課題是取之不盡的。通常有：查閱資料、實驗操作、走訪專家、社會調查、問題討論、現場觀察等。
研究性學習的主要活動程序如下方框圖所示：研究性學習與傳統的學科教學中隻重視學生學習結果可量化、可操作性的預期不同，研究性學習應該將學習過程看得比結果更重要．學生在選定課題後，首先要引導他們對課題進行認真分析，找出存在的問題，建立問題的概念框架，提出預期目標．其次是讓學生查閱資料，開展小組探索討論，設計研究方案，進而對方案的可行性進行論證，通過反複修改論證，確定比較可行的研究方案．再次根據研究方案進行探索研究．教師要引導學生仔細觀察實驗過程的每一個環節，作好實驗記錄，進行思考分析，解決遇到的問題和挫折，進而得出研究結果．然後對研究的過程和研究成果進行檢驗、評價，最後進行總結交流．這樣即使成果是稚嫩可笑的，不足稱道的，但學生通過一係列研究過程的親身經曆，可了解科學研究的一般流程和方法，鍛煉與他人進行交往合作的能力，知道除教材以外還有很多獲得知識和信息的渠道．有利於學生養成科學精神和科學態度，有利於培養他們的創新素質和創新能力．
四、拓寬和重視課外實驗，培養學生創新思維能力
學生的課外實驗和課外小製作，主要是以擴展學生的知識麵、培養學生的創新能力為主要目的。學生在課外實驗中，老師要適當引導，不使他們過多地碰壁。但是老師也不可以包辦代替，要讓學生經受挫折，從總結經驗教訓，不斷改進實驗，發揮學生的創造性；另外可讓學生自製儀器，培養學生創造力。比如：“比較材料的隔聲性能”課外實驗中，應該讓學生自己根據生活經驗及背景知識，選擇其所熟習的隔聲材料，設計實驗，學生們可以從家常用品選擇很多不同的隔聲材料，如：泡沫、木板、硬紙盒、衣服、報紙等等；同時，為了對不同的隔聲材料性能進行比較，學生必須設計一種聲音等級的量化標準，通過實驗觀察，比較出其所選擇的隔聲材料的優劣。學生通過課外的實驗，體驗了自己提出來的問題、進行猜測、設計實驗、收集證據、檢驗假設、交流探究的過程，從而使實驗獲得成功，這樣會增加學生學習的樂趣並能充分發揮自己的創新能力。
二十一世紀創新人材的培養是世界教育發展的主流，創新教育既關係到學生個人的可持續發展，更是國家和民族發展和進步的需要，所以我們必須樹立正確的教育觀念，真正地從應試教育轉變為素質教育。明確課堂教學是學生獲取知識的主渠道，也是培養學生創新能力的主要途徑。教師在明確體現創新教育的思想，創新教育的培養目標和實施方案，在教學過程中不斷地喚醒學生的創新意識，培養學生的創新精神，提高他們的創新能力，隻要我們在實驗教學中持續的探索和研究並楔而不舍的堅持下去，就一定能培養出適合時代要求的創新人才。
參考文獻：
1．《物理》，全日製普通高中教材 ，人民教育出版社，2003年版。
2．《物理課程標準解讀》（實驗稿）物理課程標準研製組 湖北教育出版社 2002
3．王棣生，《中學物理創新教法》，學苑出版社 1999版
4．《實驗教學與儀器》