物理實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

1、威海市初中物理教學(xué)參評(píng)論文物理實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)梁華威海十中物理實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)是人類有目的的研究活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)過程是學(xué)生主體積極的觀察、思考和探索過程。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)向來是和學(xué)生思維活動(dòng)密不可分的。通過實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)的形成過程教育的有效途徑。要使物理實(shí)驗(yàn)真正成為一項(xiàng)有目的的研究活動(dòng)，關(guān)鍵在于要讓學(xué)生“手腦并用，動(dòng)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(shí)踐，認(rèn)為可通過以下幾個(gè)環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維：一、改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生的思維方式由模

2、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(duì)人們司空見慣的事物提出懷疑的思維；最后轉(zhuǎn)向“進(jìn)取思維” ，即力破陳舊，銳意進(jìn)取，勇于創(chuàng)新。如進(jìn)行大氣壓實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，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(huì)掉下，水也不會(huì)流出。這個(gè)實(shí)驗(yàn)簡單易行，一做就成，且效果明顯。但學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象很難接受，容易產(chǎn)生懷疑心理，認(rèn)為是水把紙“粘”住了。怎樣才能改變學(xué)生認(rèn)識(shí)并使其確信大氣壓的存在呢此時(shí)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，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的演示方法，將實(shí)驗(yàn)中的水杯底部

3、開個(gè)小孔（水杯可用塑料杯） 。演示時(shí)，先用手指按住小孔，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和前述相同。但當(dāng)放開手指，紙片隨即落下。這一實(shí)驗(yàn)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(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題、 分析問題、 解決問題的動(dòng)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(shí)驗(yàn)中，要測一段導(dǎo)體的電阻需用電壓表和電流表，那么，實(shí)驗(yàn)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(gè)改變電流的滑動(dòng)變阻器。 教師通過層層設(shè)問， 讓學(xué)生

4、把實(shí)驗(yàn)器材選出。然后設(shè)計(jì)出電路圖開始實(shí)驗(yàn)， 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)完畢后，教師可適當(dāng)將知識(shí)遷移繼續(xù)設(shè)問：如何測一只小燈泡的電阻呢學(xué)生會(huì)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)馬上測出來。然后，教師再問：若實(shí)驗(yàn)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(shí)，又培養(yǎng)了創(chuàng)新思維能力。再比如：學(xué)習(xí)大氣壓時(shí)，學(xué)生們?cè)谟^察了當(dāng)?shù)氐拇髿鈮汉?，提出了一個(gè)問題，“氣壓是由于大氣受重力作用而形成的，那么各個(gè)地方的空氣密度不同，大氣壓相同嗎”這個(gè)問題提的很好，教師應(yīng)給予積極鼓勵(lì)并做好引導(dǎo)，此時(shí)，教師不妨舉一個(gè)例子來講解，我們?cè)诮o自行車打氣時(shí)，活塞向下運(yùn)動(dòng)，氣筒內(nèi)的氣體體

5、積減小了，密度怎樣了顯然這個(gè)問題學(xué)生都知道，“當(dāng)然增大” ，那么壓強(qiáng)呢進(jìn)而再聯(lián)想到大氣壓答案便水落石出了。此時(shí)教師不要停下來，進(jìn)而提出新問題： “為什么登山運(yùn)動(dòng)員上山要帶高壓鍋呢”這樣就把壓強(qiáng)和沸點(diǎn)聯(lián)系起來了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們不能在課堂上做，但我們能不能自己利用實(shí)驗(yàn)室中的器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明這一觀點(diǎn)呢學(xué)生討論后， 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路， 比一比看誰設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果教師在進(jìn)行一些演示實(shí)驗(yàn)前，先要求學(xué)生對(duì)可能發(fā)生的現(xiàn)象或結(jié)果進(jìn)行猜想，然后讓學(xué)生各抒己見，再做實(shí)驗(yàn)

6、。例如：做“研究焦耳定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(huì)與電流的大小及導(dǎo)體自身的屬性電阻有關(guān)，此外還會(huì)與通電時(shí)間有關(guān)。最后教師對(duì)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(gè)學(xué)生都明確實(shí)驗(yàn)該做什么，注意什么，使實(shí)驗(yàn)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(duì)某些未曾發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象、未曾認(rèn)知的領(lǐng)域大膽猜想， 不斷探索驗(yàn)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

7、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(shí)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(shí)。四、讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案讓學(xué)生對(duì)同一實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)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(duì)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(duì)自己的設(shè)想進(jìn)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(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力是極有好處的。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，首先要解決為什么這樣做。尤其是實(shí)驗(yàn)過程的測量對(duì)象和實(shí)驗(yàn)工具的測量對(duì)象不是同一量時(shí)，就必須

8、要運(yùn)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(duì)兩事物或現(xiàn)象的對(duì)比，或某一現(xiàn)象發(fā)生變化的前后情況進(jìn)行比較，來揭示事物的本質(zhì)。如：研究焦耳定律的實(shí)驗(yàn)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(duì)比方式，認(rèn)識(shí)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(shí)間一定；若要研究熱量與電流的關(guān)系，需保持電阻和時(shí)間一定；而要研究熱量與時(shí)間的關(guān)系，需保持電深度（ cm） 膜的方向左右液面高度差 cm流和電阻 一13

9、向上定。如何設(shè)計(jì)23向下實(shí)驗(yàn)?zāi)卮颂幾?3向側(cè)面好讓學(xué)生自己46向上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 方59向上案，然后選出好的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。有了轉(zhuǎn)化和比較，才能自然地由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論，并且理解了實(shí)驗(yàn)結(jié)論。可見，如果把實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論通過物理實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，進(jìn)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(rèn)識(shí)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：牛頓第一定律的教學(xué)，關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)后，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、比較，作出進(jìn)一步的假設(shè)推理，從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)上的飛躍，獲得用實(shí)

10、驗(yàn)方法無法直接驗(yàn)證的重要規(guī)律。實(shí)驗(yàn)本身和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并非是實(shí)驗(yàn)的最終目的，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是實(shí)驗(yàn)過程中必不可少的一個(gè)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(duì)數(shù)據(jù)的處理，概括出物理規(guī)律。例如：研究液體壓強(qiáng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，我們測出如下數(shù)據(jù)：學(xué)生通過比較（ 1）、（ 2）、（3）次實(shí)驗(yàn)得出：同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等。比較（ 1）、（ 4）、（5）次實(shí)驗(yàn)得出：液體的壓強(qiáng)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(shí)時(shí)處處注意培養(yǎng)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，就一定能把學(xué)生的創(chuàng)新思維能力提高上