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在物理实验教学中实施创新教育
在物理实验教学中实施创新教育

湖北省应城市实验中学 齐新国
“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。” 创新教育是以培养学生创新精神和实践能力为基本价值取向的教育，它能够使学习者通过对已有知识的学习，了解前人是怎样解决具体问题的，从而模拟前人解决问题的思想方法和行为方式，在现实的实践中积累经验，拓展视野，孕育新事物、诞生新方法。创新教育强调学生——学习解决问题的方式方法，而不仅仅是知识本身。因此，创新教育不应仅停留在口头上，而应真正落实在教育教学工作的实处。
　　创新是事物发展过程中量的积累，是量变过程。同时创新又是创造，是事物的突变，从而形成全新的事物和方法，是事物发展过程中的质变。物理学是一门以观察和实验为基础的科学，物理实验教学能够很好的体现这一质变过程。
一、强化物理实验教学中的创新意识
　　创新不是凭空的主观臆断和胡编乱造，而是在对客观事物的细致观察、正确分析、深刻总结的基础上，来得到前人没有得到的结果和结论，或者是用前人的正确结论创建新的领域或事物。物理学中的定义、定理、定律等都是建立在大量的实验和实践活动基础上的，物理实验教学的目的，不仅是验证原理，让学生理解和掌握已有的书本知识，更重要的是培养学生的科学精神，使学生经历科学探究过程，学习科学方法，激发学生爱科学、学科学的兴趣与热情，培养创新精神和实践能力。因此，必须改变传统的“教师讲，学生听，教师演示，学生观看”的实验教学方法。在实验教学中，要求教师从学生的实际能力入手，创设情景，使学生手脑并用，处于积极的探究状态之中。
实验教学中的创新意识，首先表现为教师对实验教学中的创新教育重要意义的认识水平，这一点与教师的敬业精神和不断学习直接相关，是创新实验教学的前提；再就是体现在教师的教学手段和实验方法上，是否创新了，这是实施实验教学中创新教育成败的关键，教师教学手段和实验方法的不断创新，会使教师自身充满自信与激情，也一定会使教学过程生机盎然，师生情感高度融洽，教学气氛和谐热烈，事实表明，每一次小小的创新，都会给人带来内心的欣喜和神情的愉悦，都会对教学起到良好的促进作用；创新意识的再一个重要体现是在实验教学过程中，教师要自觉发现并及时肯定学生的创新，使学生时常伴有成功的喜悦和创造的快乐，让他们学会学习，学会创新，这是实施实验教学中创新教育的重点和归宿点。
二、强调教学手段和实验方法的创新
⒈ 挖掘探究素材，在探究中追求创新 
过去实验教学的内容和方式都相对单调，如在组织学生分组实验时，教师一般先让学生预先知道实验的目的、原理、器材、步骤，甚至实验结论也提前告知学生，要求学生记住实验步骤后，再用教师给定的实验器材，机械地进行操作，学生积极主动的思维和有意识的动手活动放到了次要的位置。在新课程标准实施多年的今天，探究性实验越来越被人们所重视，探究性实验的一般步骤人们已耳熟能详:“发现问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验与收集数据→分析与论证→评估→合作与交流”，与验证性实验相比,它的优点是显而易见的。在探究性实验过程中，学生有比较充分的思考时间和空间，可以自主的观察、提问、判断、分析和解决问题，实验中的科学方法逐渐内化，能形成学生的求知能力；与同学、老师的合作、交流、讨论，能培养学生的合作精神和团队精神；体验探究过程，增进对科学和科学探究的理解，培养实事求是的科学态度；在物理问题的探究中，学生还会接触到一些与学科相关的社会问题，例如“温室效应”、“热岛效应”、燃烧与环境污染及防治、水的比热容与气温等，对这些问题的探究，不仅能提高学生的认识能力，而且能促使他们关心社会进步，进而萌发对人类命运的关注，增强社会责任感和使命感。
新人教版初中物理教材中的探究性实验已明显增加，教材中的有些演示实验、小实验等都可以挖掘出一些探究的因素。教师应不断创新实验教学手段和方法，寻找合适的实验素材并设计为探究性实验，有意识地创设探究氛围，扩大探究空间，在学生探究过程中寻找创新的突破口。例如，在探究《液体压强与流速的关系》时，先提出问题后，再设置生活中的情景引导学生进行猜想，接着让学生结合书上的实验方案完成实验，经过相互交流，他们能兴趣盎然地讨论和解释火车站台上的安全线、简易喷雾器、滑翔飞机、轮船不能并行等问题。又如在探究《声音的响度与什么因素有关》时，先提出问题让学生猜想并说出猜想的依据，然后放手让学生去结合书上的实验方案完成实验，并让学生思考几个问题：①音叉的振幅不易观察，我们用什么方法比较振幅的大小？②这一实验中应观察什么？如何记录实验现象？③你能设计其它不同的实验方案进一步来探究这个问题吗？经过一番自主学习，同学们不仅完成了该探究实验，还设计了几种新的探究方案，并且学到了一种科学的研究方法“转换法”——观察乒乓球弹起的幅度来推理不易观察的音叉振幅。在这个案例中，教师的创新——要求学生在已做实验的基础上设计新方案，以便殊途同归 ，学生的创新——完成了几种新方案的设计，其中不乏智慧和巧妙，师生创新水乳交融，相得益彰。因此，物理实验教学不能停留在实验的浅显层面上，应深入探究，充分发挥实验教学的教育功能。
⒉借用身边之物，在实验器材与方法上大胆创新 
  物理与生活是紧密相连的，物理知识来源于生活，实践于生活，服务于生活。物理知识渗透在日常生活的各个方面，如说话、跑步、骑车、照镜子……这些看起来随意而又平常生活细节，其中包含着许多的物理知识，电视机、洗衣机、电冰箱、空调等就更不用多说了，这为学生学习物理提供了大量的生活体验。在物理实验教学中，如果能巧妙地运用学生身边的一些学习、生活用品等进行实验，它会比教材上呈现的实验方法更富有亲切感，更贴近学生的生活实际，从而更能激发学生的学习兴趣，唤起学生的学习动机。如用圆柱形水杯、直尺和若干相同的硬币验证杠杆的平衡条件，用铅笔和橡皮泥探究压力的作用效果，用雪碧瓶探究液体压强与深度关系，用饮料瓶和热水验证大气压的存在，用乒乓球从地上弹起探究“机械能的转化”，甚至直接用自身的身体来完成一些实验，如：用嘴对手背“吹气”和用嘴对手背“哈气”分别探究“蒸发吸热”、“液化放热”；用两手掌相摩擦感觉发热可探究“做功可改变物体的内能”；用手掌分别轻压和紧压在桌面上并拖动可探究“滑动摩擦力与压力的关系”；用两手掌相对紧握，并尽量排除两掌间的空气，然后迅速拉开“体验大气压的存在”等，这样的实验有利于使学生发现物理就在身边，生活与物理息息相关。而且通过这些课本上没有出现的器材来实验能启发学生的创新思维、培养学生的实践能力，调动学生的创新意识，也能为学生今后自主开展创新实验提供经验和物质保障。 
⒊ 在实验结论的应用与拓展中引导创新
 学习的目的之一是运用所学的知识来解决实际生活中存在的问题，在此过程中，还能进一步巩固和拓展原有的知识，并向知识与技能的深度、广度作更进一步的探索。如通过实验探究获得物态变化的规律后，及时向学生介绍了“神州飞船”发射中应用到的抗高温材料、“热管”技术等，启迪学生的创新联想：“假如你是一位建筑师，你如何运用所学的物理知识使你的居室一年四季保持舒适的温度呢？”有些同学的想象很有创意“用某种特殊材料，把它填充在墙壁内，室温升高时，它熔化吸热，阻止温度升高，室温降低时，它凝固放热，阻止温度降低，从而始终使室内温度保持在一个舒适的范围内。还可以将外墙壁的颜色设计成可变式，冬天为深黑色，夏天为白色。”学生的这些富有创造力的想象及 “异想天开”，正是创新教育所追求的目标之一。笔者相信，将来的人们即今天的学生，在材料科学领域里一定会有所突破。
⒋ “用多个实验探究一个物理规律，用一套器材探究多个物理规律” 
 如在探究“流体流速与压强”的关系时，这样的几个实验是我们所熟知的：①硬币跳高；②向两平行放置的纸中间吹气；③用玻璃管向两靠近的乒乓球间吹气；④将乒乓球轻压在漏斗口并朝下,用嘴向漏斗细口吹气，再松手⑤用一支两端开口的玻璃管，将其一端竖直插入有颜色的水中，再用另一支玻璃管向前一支玻璃管的上端水平吹气。用多个不同的实验方案探究同一物理规律，既趣味连连，又能使学生对实验结论的可靠性充满信心，同时发现课本上的实验方案不是唯一的，可以用不同的器材、不同的实验方法进行多次实验，这样有利于发展学生的个性，活跃学生的思维，激发和满足学生的探索与创新欲望。在物理实验过程中，将同一器材尽可能地应用于不同的实验之中，显示尽可能多的实验现象，发掘实验器材的新用途，也能实现创新。例如用钢锯条可以做许多实验：①探究发声原因、②音调跟频率的关系、③响度跟振幅的关系、④力使物体产生形变、④磁化、⑤弹力与形变量的关系、⑥导电性能等等。又如：用矿泉水瓶也可以做多个实验：①做潜艇模型、②装满水后研究光的折射、③空瓶盖好盖后，竖直缓慢压入水中，研究浮力及其变化、④瓶内装少许水再盖好盖，用力捏瓶子，使瓶子发生剧烈形变，瓶内压强增大，让水蒸气变成小水珠，研究增大压强可以使气体液化、⑤把瓶当杯，做覆杯实验，证明大气压的存在、⑥ 将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上，用力向它的底部吹气它不容易滑动，但用同样的力向它的侧面吹气它会滚动起来，比较相同条件下，滑动摩擦与滚动摩擦的大小等等这样的实验环境，能引导学生求异求新，从而不拘泥于一种思维定势，能在实验中创出新意。
三、“实验教学的评价与激励”呼唤创新
　　目前，在物理教学中是否应该把实验教学提高到应有的高度，对这一点，认识上有差异，一定程度上存在意识不强，行动不力，导致对实验教学重视不够，课堂上把“做实验”变为“说实验”的现象屡见不鲜，由于条件的限制，又不去主动创造条件，加之教学时间的紧张，于是用有限的演示实验代替学生分组实验的现象还较为普遍，显然，这种现状对学生创新能力的培养和实践能力的提高是十分不利的。
在是否重视实验教学这一问题上，仅靠教师的自觉，亦或是部分教师的自觉是远远不够的，必须设法催生教师实验教学的高度自觉性，使不自觉者自觉，使自觉者得到激励和提高，并发挥示范作用。怎么办呢？那就要创新实验教学的评价和激励机制，这件事情做好了，实验教学的教育功能才能得到更充分的发挥，学生的创新素质才有望得到进一步提高。
现有的“评价方式”主要是通过对学生的笔试（物理试卷中的几道实验题）来体现，很难对教师的实验教学过程和学生的实验能力作出较为科学的考量，再就是在一年一度的中考中，设置实验技能考试——即动手实验考试，这一作法是值得肯定的，但这一措施并不能保证实验教学的经常性和全面性，为“实验技能考试”而突击“做实验”的现象难以避免。有的评价方案纸上谈兵，缺乏可操作性。
如何创新实验教学的评价和激励机制，从而鞭策师生加强实验教学，充分发挥实验教学的教育功能，是我们物理教师及物理教育工作者要深思并要在实践中寻求解决的问题。笔者将会在教学中不遗余力，去实践，去寻觅，去探究……同时，期待与各位物理同仁的交流与互勉，争取有所发现，有所创新。 2014-3-21
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