浅谈初中物理实验教学中创新能力的培养

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  创新能力是运用知识和理论,在科学、艺术、技术和各种实践活动领域中不断提供具有经济价值、社会价值、生态价值的新思想、新理论、新方法和新发明的能力.中学阶段是培养学生创新精神,发展学生创新能力的黄金季节,以实验为基础的物理学科更是具有得天独厚的优势.以往有些教师把实验进行周密设计,致使学生的实验思维、实验方法、探索精神得不到预期培养,从而使学生的思维显得单一狭窄,对实际问题的解决缺乏探索性、灵活性和独创性.这显然违背了新课标要求学生具有探索精神和创新能力的初衷.教学实践证明:物理实验不仅是学生获取物理知识、形成物理概念、认识物理规律、提高各种能力的重要途径,而且对创新能力的培养,是其他学科难于替代的.在初中物理实验教学中,不仅要让学生掌握一些基本的实验技能,更重要的是要引导学生学会研究问题的方法,培养学生的探索精神.下面就如何在初中物理实验教学中培养学生的创新能力方面谈谈自己的做法.
  1倡导学生在实验前对实验结果进行大胆的猜想和思考,是激发学生创新能力的前提
  心理学研究表明,人通过思维在头脑中会创造出某些没有经历过或现实中尚未发现的事物的形象,人们借助这种思维(即想象)常能在仔细分析的情况下迅速对问题的答案作出一些合理的预测或猜想,这种预测或猜想是创新思维的一种重要形式.牛顿说过“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现”.法拉第正是根据电能生磁猜想到磁能生电,最终发现了电磁感应定律.因此在实验教学中要对学生进行猜想和思考能力的训练.例如:在探究串联电路的电流规律实验中,提出问题后,笔者组织学生对实验结果进行猜想和思考.猜想真是五花八门:电流经过了用电器,会损失掉一部分,当然会减小;电流从电源正极流出经过各用电器,又流回了负极,不会减小;此时的电路象一条正在流水的水管,不会减小;看各灯泡的亮度,哪个灯泡的亮度高,此时电流就大,灯泡的亮度低,此时电流就小;结论可能不确定,看你连的是何用电器;与连的用电器的多少有关等等.对有些猜想,教师绝对不能进行打压,而应投以赞许的目光,不能扼杀创新思维的苗头.后来的实验证明大多数的猜想都是错的,但这些学生得到了教师的鼓励和肯定,且自己动手实验得到了正确的结论,心里也是喜滋滋的,创新能力得到进一步的激发.
  2在实验中培养学生独立思考的习惯,是学生形成创新能力的基础
  独立思考是形成创新思维能力的前提和条件,学生的独立思考能力只有通过经常的独立思考活动的锻炼才能逐步形成,而物理实验本身就是训练独立思考活动的一种有效形式.因而,在实验教学中教师应将学生推上发现问题、思考问题、解决问题的主体地位.虽然物理实验中的现象和规律通常都是前人已经发现的,但对学生来说却依然是未知的,因此,在实验教学中,笔者努力把发现的任务交给学生,在让学生成为发现的主人的同时,让他们充分体验到智力劳动的艰辛以及科学发现的喜悦,从而激发其强烈的探索精神,培养学生的创新思维能力.例如:我在一次教学示范课“电磁继电器”中,并不是直接向学生讲授电磁继电器的结构、工作原理,而是把学生分成四人一组,每组提供相应的实验器材,要求学生先阅读说明书,独立思考电磁继电器的结构、接线柱、技术参数含义、工作原理以及电路设计,然后小组讨论,共同动手连接电路.已成功完成实验的小组成员脸上洋溢着自豪的笑容,体验着成功的喜悦,没有完成的也不甘落后,发表着各自的见解,相互讨论,尝试着连接,直到成功为止.看着同学们开心的笑容,我的心里也乐开了花.本节课收获的并不仅仅是电磁继电器这一方面的知识,而是为形成创新思维能力打下基础,长此以往的训练,学生的创新能力就会得到不断的提升.
  3通过加强对学生实验设计能力的训练,是培养学生创新能力的关键
  指导学生进行设计性实验的训练是调动学生动手和动脑积极性的一项行之有效措施.设计性实验要力求能引起学生兴趣,使学生感到有探索价值和设计必要,才能激起学生动手动脑的欲望.通过精心设计教学过程,联系教学实际,从学生及实验的具体情况出发适当进行情景变换,通过启发引导,点拨指导,达到控制实验难度,降低思维台阶,逐步提高设计水平,进而培养学生的创新思维能力的目的.这些学生自行设计,分组讨论,开放式的实验,自由度大,自主能力强,可大大提高教学效果,提高学生的观察能力、实践能力以及综合能力,更以其趣味性和探索性,在培养学生创新精神方面发挥其独特功能和作用.例如,在“测量物质的密度”实验中,测定盐水密度时,学生的设计是先测定烧杯的质量,再倒入适量的盐水,测出它们的总质量后,把盐水倒入量筒内测得其体积.教师不动声色,让学生把实验做完,而在讨论时,我旁敲侧击帮助他们找出设计的缺陷性.此时引导学生进行讨论:为了减小测量的误差,请你设计一个合理的实验操作步骤.在学生各抒己见、发表各自的观点后,慢慢的竟得出了正确的测量方法:先用天平测量出烧杯和盐水的总质量,再将烧杯中的一部分鹽水倒入量筒内测量出体积,用天平测量出烧杯内剩余的盐水的质量,这样可有效地避免在测量盐水体积过程中所带来的实验误差.让学生感悟到好的实验设计会起到意想不到的效果,进而让他们感到创新的必要性、重要性.
  4大力推进探究性学生实验,是培养学生创新能力的途径
  探究性实验较演示实验教学有更广阔的活动、思维空间,可以激发和满足不同层次学生的探究与创新欲望.初中学生的认知特点是:对直观、具体、形象的事物易接受,极感兴趣.在探究性实验实施过程中教师应让学生明确实验基本环节,让学生自行选择器材、设计实验方法.设计问题时应充分渗透创新能力的培养,并在实验仪器的选取与操作、实验现象的观察、实验故障的排除、实验数据的处理及结论的得出等一系列环节中,善于发现问题和寻找解决问题的方法,教师适当对学生进行指导,使学生在相对独立的实验活动中体会创新的付出和回报,从而培养学生的创造性思维能力,对学生创新能力的培养自然会起着潜移默化的作用.例如,在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的教学中,学生全身心参与整个探究的过程:设计实验方案、选择实验器材、进行探究实验.那真是八仙过海,各显神通;有的利用不同质量的橡皮,从高处落下时对报纸的破坏力来判断重力势能的大小;有的利用大小不同的橡皮球涂上颜色,观察落下时地板上的涂痕情况;有的则用大小不同的铅笔,观察落下时插入水槽中的沙池的深度;还有不少颇有创意的其它探究方法.在实验探究中获得知识,在亲自参与探究的基础上总结出重力势能大小的决定因素.实验结束后学生互相逗乐:这个结论是我发现的哦!自豪之情溢于言表.不知不觉中学生的动手能力、实践创新能力得到了提升.由于实验是学生主动参与设计的,实验后学生无论是对实验所揭示的结论还是实验的设计思想都有深刻的认识,甚至终身难忘.
  5推广课外物理科普讲座和物理实践活动,是激发学生创新意识的延伸
  物理科普讲座以物理现象、物理小实验为出发点,以现象介绍、小实验、小制作为基础,通过讲座形式的学习,加深学生对双基的掌握,进而开发学生的物理思维和创新基本能力.物理实践活动课,不是随意的第二课堂的课外活动,而是课堂内外相结合的课程.初中生天生好奇、好动、好玩,有极强的求知欲和创造力,当他们在教师的引导下认识了课外多彩的物理世界后,就会对更多的物理问题进行探究和创新,完成一个个小实验、小制作.笔者教授“流体压强与流速的关系”内容后,在课后实践活动中,组织学生到实验室自己寻找相关实验器材,找寻不同于教课书的验证,学生兴趣高涨,完成了不少实验设计,效果显著.此外也有学生在课外完成了一些小制作,如“温度自动控制器”、“防雷式插座”等,虽稍嫌稚嫩,但我也给予了充分的肯定,以此激发学生的创新意识.
  一分耕耘,一分收获.通过以上不懈的努力,我发现学生创新意识更加强烈,创新思维更加活跃,创新能力不断提升.近几年,我所教的学生在参加全国初中应用物理知识竞赛中,丘茹柳、赵浩、谢文秀等十多人获得市级以上奖励;所教班级在统考中物理成绩均居县前列,陈诗娜、谢文秀、李建彬等在中考中获得了满分;指导制作的“温度自动控制器”、“防雷式插座”等获得了学校和同行的好评.看着学生取得的这些成绩,我深有感触:作为新时期的物理教师,应责无旁贷担负起初中生的创新能力的培养工作,而物理的实验教学,正好为我们搭建了这一平台,我们应孜孜不倦,加强自身学习,为培养具有创新能力的新时代高科技人才贡献自己的一份力量.
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