物理實驗中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

1、I威海市初中I ! | I物理教學(xué)參| 評論文物理實驗中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)威海十中物理實驗中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)實驗是人類有目的的研究活動，實驗過程是學(xué)生主體積極的觀察、思 考和探索過程。因此實驗教學(xué)向來是和學(xué)生思維活動密不可分的。通過實 驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，也正體現(xiàn)了讓學(xué)生參與知識的形成過程，是改 變重結(jié)果教學(xué)為既重結(jié)果、又重知識的形成過程教育的有效途徑。要使物 理實驗真正成為一項有目的的研究活動，關(guān)鍵在于要讓學(xué)生“手腦并用， 動思結(jié)合”，使學(xué)生知道“看什么，怎么看；想什么，怎么想；做什么， 怎么做”。筆者據(jù)多年的實踐，認為可通過以下幾個環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng) 新思維：一、改進演示實驗物理實驗教學(xué)中，

2、教師要引導(dǎo)學(xué)生的思維方式由模仿向支持己見過 渡，使其思維方式首先轉(zhuǎn)向“自我思維”，即擺脫習(xí)慣性思維，從固定的圈子里走出來，形成自己的思維；繼而轉(zhuǎn)向“懷疑思維”，即敢于對人們司空見慣的事物提出懷疑的思維；最后轉(zhuǎn)向“進取思維”，即力破陳舊，銳意進取，勇于創(chuàng)新。如進行大氣壓實驗教學(xué)時，按教材的順序是：在水 杯中裝滿水，然后用一適當(dāng)厚的紙將杯口蓋住，當(dāng)水杯倒置后該紙不會掉 下，水也不會流出。這個實驗簡單易行，一做就成，且效果明顯。但學(xué)生 對這一現(xiàn)象很難接受，容易產(chǎn)生懷疑心理，認為是水把紙“粘”住了。怎 樣才能改變學(xué)生認識并使其確信大氣壓的存在呢此時教師可啟發(fā)學(xué)生，改 變傳統(tǒng)的思維程序，擺脫教材的束縛，

3、改進實驗的演示方法，將實驗中的水杯底部開個小孔（水杯可用塑料杯）。演示時，先用手指按住小孔，實驗結(jié)果和前述相同。但當(dāng)放開手指，紙片隨即落下。這一實驗過程，使學(xué) 生產(chǎn)生的知覺具有可信性、完整性、鮮明性和深刻性。二、精心創(chuàng)設(shè)問題情境教學(xué)過程是一個不斷發(fā)現(xiàn)問題、 分析問題、解決問題的動態(tài)變化過程。 學(xué)生的創(chuàng)新思維往往是由遇到要解決的問題引發(fā)的。因此，精心創(chuàng)設(shè)問題 情境是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的主要途徑之一。例如：在做“伏安法測電阻”實驗中，要測一段導(dǎo)體的電阻需用電壓 表和電流表，那么，實驗中如何減小誤差呢學(xué)生馬上想到“多次測量取平 均值”的方法。接著師又問：怎樣才能多次測量于是學(xué)生知道電路中還需 一個改變

4、電流的滑動變阻器。 教師通過層層設(shè)問，讓學(xué)生把實驗器材選出。 然后設(shè)計出電路圖開始實驗， 實驗中出現(xiàn)了故障，也不要馬上給學(xué)生排除， 應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析并解決。實驗完畢后，教師可適當(dāng)將知識遷移繼續(xù)設(shè)問： 如何測一只小燈泡的電阻呢學(xué)生會根據(jù)上述實驗馬上測出來。然后，教師 再問：若實驗中無電壓表或無電流表，如何測導(dǎo)體的電阻呢就這樣，通過 設(shè)疑使學(xué)生既掌握了知識，又培養(yǎng)了創(chuàng)新思維能力。再比如：學(xué)習(xí)大氣壓時，學(xué)生們在觀察了當(dāng)?shù)氐拇髿鈮汉螅岢隽艘?個問題，“氣壓是由于大氣受重力作用而形成的，那么各個地方的空氣密 度不同，大氣壓相同嗎”這個問題提的很好，教師應(yīng)給予積極鼓勵并做好 引導(dǎo)，此時，教師不妨舉一個例子

5、來講解，我們在給自行車打氣時，活塞 向下運動，氣筒內(nèi)的氣體體積減小了，密度怎樣了顯然這個問題學(xué)生都知 道，“當(dāng)然增大”，那么壓強呢進而再聯(lián)想到大氣壓答案便水落石出了。此 時教師不要停下來，進而提出新問題：“為什么登山運動員上山要帶高壓鍋呢”這樣就把壓強和沸點聯(lián)系起來了。這個實驗我們不能在課堂上做， 但我們能不能自己利用實驗室中的器材，設(shè)計一個實驗證明這一觀點呢學(xué) 生討論后，設(shè)計實驗思路，比一比看誰設(shè)計得最好。 這樣，通過層層設(shè)疑， 不但使學(xué)生得出了正確結(jié)論，更重要的是，通過這種探究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了 學(xué)生積極的探索精神，創(chuàng)新思維能力也得以鍛煉。三、讓學(xué)生猜想實驗結(jié)果教師在進行一些演示實驗前，先要求

6、學(xué)生對可能發(fā)生的現(xiàn)象或結(jié)果進行猜想，然后讓學(xué)生各抒己見，再做實驗。例如：做“研究焦耳定律”實 驗時，我們可以這樣引導(dǎo)學(xué)生：“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量”這一現(xiàn)象中，熱量是由電流產(chǎn)生的，電流是通過某導(dǎo)體而產(chǎn)生的，因此電流和導(dǎo)體將是 產(chǎn)生熱量的原因。由此學(xué)生猜想：電流產(chǎn)生熱量的多少將會與電流的大小 及導(dǎo)體自身的屬性一電阻有關(guān)，此外還會與通電時間有關(guān)。最后教師對學(xué) 生中普遍性的典型猜想予以歸類分析，讓不知所想的學(xué)生也從中受到啟 發(fā)，使每個學(xué)生都明確實驗該做什么，注意什么，使實驗成為目的性非常 明確的操作過程。猜想是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的基礎(chǔ)。物理學(xué)家們正是對某些未曾發(fā)現(xiàn)的 現(xiàn)象、未曾認知的領(lǐng)域大膽猜想， 不斷

7、探索驗證，才使物理規(guī)律顯現(xiàn)出來。 例如牛頓第一定律的獲得；法拉第的電磁感應(yīng)現(xiàn)象等都是通過類比聯(lián)想而 大膽猜想出來。同樣，課堂教學(xué)缺少了猜想，我們的教學(xué)過程將變成非常 簡單的知識展現(xiàn)和輸入過程，能力的發(fā)展和科學(xué)家素質(zhì)的培養(yǎng)將無從落 實。四、讓學(xué)生設(shè)計實驗方案讓學(xué)生對同一實驗?zāi)康脑O(shè)計不同的實驗方案，再讓學(xué)生分析每種方案 的優(yōu)劣，得出最佳方案。在實驗設(shè)計活動中，學(xué)生的一些想法可能是不成 熟的，片面的，甚至不可能的。對此教師不能簡單的否定，可引導(dǎo)他們從 可行性、科學(xué)性上對自己的設(shè)想進行討論研究，有條件的話，還可以讓學(xué) 生親手做一做，找出失敗的原因。這樣，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力是極 有好處的。設(shè)計實驗

8、方案，首先要解決為什么這樣做。尤其是實驗過程的測量對 象和實驗工具的測量對象不是同一量時，就必須要運用轉(zhuǎn)化和比較思維方 法。轉(zhuǎn)化是將無法直接測量的量通過等量關(guān)系轉(zhuǎn)化為可以測量的量，比較 是一種同中求異或異中求同的思維過程。通過對兩事物或現(xiàn)象的對比，或 某一現(xiàn)象發(fā)生變化的前后情況進行比較，來揭示事物的本質(zhì)。如：研究焦 耳定律的實驗中，由于熱量無法直接由工具測出，這是需引導(dǎo)學(xué)生把電流 產(chǎn)生熱量的多少轉(zhuǎn)化為同質(zhì)量煤油體積膨脹的大小，并在控制變量的條件 下，采用對比方式，認識電流熱效應(yīng)的定量關(guān)系。引導(dǎo)分析要研究電流通 過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需保持電流和時間一定；若要研究熱量保持電深度（cm）膜

9、的方向左右液面咼度差 cm流和電阻13向上定。如何設(shè)計23向下實驗?zāi)卮颂幾?3向側(cè)面好讓學(xué)生自己46向上設(shè)計實驗方59向上案，然與電流的關(guān)系，需保持電阻和時間一定；而要研究熱量與時間的關(guān)系，需后選出好的方案進行實驗。有了轉(zhuǎn)化和比較，才能自然地由實驗現(xiàn)象得出結(jié)論，并且理 解了實驗結(jié)論。可見，如果把實驗看作是產(chǎn)生現(xiàn)象或獲取數(shù)據(jù)的手段，忽 略了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，無疑是一大缺憾。五、讓學(xué)生通過實驗現(xiàn)象處理實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論通過物理實驗觀察實驗現(xiàn)象、獲得實驗數(shù)據(jù)后，進行分析、判斷、概 括、總結(jié)、歸納等思維加工過程，使之產(chǎn)生認識上的飛躍，獲得結(jié)論。這 是教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納思維的重要途徑。例如：牛頓第一

10、定律的教學(xué)，關(guān)鍵在于實驗后，通過實驗現(xiàn)象的分析、比較，作出進一步的假設(shè)推理， 從而實現(xiàn)認識上的飛躍，獲得用實驗方法無法直接驗證的重要規(guī)律。實驗本身和實驗數(shù)據(jù)并非是實驗的最終目的，對實驗數(shù)據(jù)的處理是實 驗過程中必不可少的一個環(huán)節(jié)，物理量之間的內(nèi)在關(guān)系就隱藏在數(shù)據(jù)里。 數(shù)據(jù)處理的一般方法是：縱向或橫向地觀察比較數(shù)據(jù)，然后通過對數(shù)據(jù)的 處理，概括出物理規(guī)律。例如：研究液體壓強特點的實驗中，我們測出如 下數(shù)據(jù)：學(xué)生通過比較（1）、（2）、（3）次實驗得出：同一深度，液體向各個方 向的壓強都相等。比較（1）、（ 4）、（ 5）次實驗得出：液體的壓強隨深度 的增加而增大。當(dāng)然，學(xué)生的素質(zhì)不是一天兩天就可以提高起來的，創(chuàng)新思維的培養(yǎng) 也不是一朝一夕的事情，但我們只要時時處處注意培養(yǎng)，充分發(fā)揮實驗的 作用，就一定能把學(xué)生的創(chuàng)新思維能力提