新課改下物理教育的探索

在實驗教學(xué)中實施創(chuàng)新教育0

引

言回顧人類發(fā)展史，可以看到，人類的過去和現(xiàn)在都離不開創(chuàng)新。未來學(xué)家奈斯比特在《大趨勢》一書中指出：“處于偉大變革時代，我們是需要創(chuàng)造力和創(chuàng)造精神的?！笨梢?，人類未來的發(fā)展更離不開創(chuàng)新。當(dāng)今世界的科技競爭、綜合國力的競爭越來越表現(xiàn)為創(chuàng)新型人才的水平和數(shù)量的競爭。創(chuàng)新教育是當(dāng)今世界許多國家教育改革的焦點和核心，民族的創(chuàng)新意識和能力直接關(guān)系到中華民族的興衰存亡。華夏大地如要重現(xiàn)輝煌，屹立于世界優(yōu)秀民族之林，不能單靠幾個天才，必須要有全民族整體科學(xué)素質(zhì)水平的提高。江總書記曾明確指出：“創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力!”

而我省的新課改本身就更是對高考模式的一個巨大的創(chuàng)新。物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理實驗作為物理教學(xué)的基本手段，有其特殊的教學(xué)功能：不僅能夠為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的感性材料，驗證物理定律，而且能夠塑造學(xué)生的創(chuàng)新品格、促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新觀察、激活學(xué)生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。使他們想創(chuàng)新、敢創(chuàng)新、會創(chuàng)新。為此我們應(yīng)該：

在實驗教學(xué)中塑造學(xué)生的創(chuàng)新品格當(dāng)今人們的價值觀念正經(jīng)歷著從重視人創(chuàng)造物的價值到重視人自身的價值的轉(zhuǎn)變，面對人的品質(zhì)評價已趨向于提倡人的創(chuàng)造型、開拓型的性格。因此，我們最終應(yīng)把創(chuàng)新能力的培養(yǎng)落實到學(xué)生創(chuàng)新人格的塑造上，凡是有利于創(chuàng)新活動的個性品質(zhì)，都是創(chuàng)新需要，稱為創(chuàng)新個性，創(chuàng)新個性具有相當(dāng)?shù)耐暾院统志眯?，對學(xué)生今后的發(fā)展將產(chǎn)生積極的和決定性的影響。創(chuàng)新人格表現(xiàn)為：良好的思維品質(zhì)、獨立的個性特征如質(zhì)疑精神、創(chuàng)新意識、不迷信權(quán)威、優(yōu)良的意志品質(zhì)、強烈的求知欲、不竭的進(jìn)取精神,具有創(chuàng)新人格的學(xué)生往往顯示出首創(chuàng)性、感覺敏銳、觀察力強、能獨立判斷、能歸納新經(jīng)驗、持懷疑態(tài)度等。為塑造學(xué)生的創(chuàng)新人格，在教學(xué)中，應(yīng)注意以下幾個方面：

培養(yǎng)學(xué)生勇于面對失敗的精神

在創(chuàng)造活動中，錯誤和失敗遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于成功。愛迪生發(fā)明電燈，瓦特發(fā)明蒸汽機，萊特兄弟把飛機送上天，都是建立在成千上萬次失敗的基礎(chǔ)上的。事實證明：“失敗是成功之母”，在物理教學(xué)中要將科學(xué)家們可歌可泣百折不撓的意志，獻(xiàn)身科學(xué)的精神融合在知識傳授中，增強學(xué)生的愛國主義精神、科學(xué)的責(zé)任心、勇于創(chuàng)新的頑強意志和為人類的進(jìn)步事業(yè)而獻(xiàn)身的精神。

2.為學(xué)生樹立創(chuàng)新的表率

教師在教學(xué)中的言行舉止對學(xué)生有潛移默化的影響，教師若能實事求是地和學(xué)生一起研究問題，就能成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新品格的好榜樣、好朋友、好老師。例如在《動量守恒的驗證實驗》中，落點為什么會較散而不集中呢？原因在碰撞的過程中，被碰小球所處的支座與等大的入射小球軌道的末端不能嚴(yán)格在一直線上，所以兩球不是對心正碰造成的。要減小誤差怎么辦？要保證對心碰撞是關(guān)鍵，若用體積相等的小球，則碰擅應(yīng)發(fā)生在同一軌道上，不要支座。若要支座，那么兩球的質(zhì)心一般都不在一條直線上。教師在做該實驗的過程中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生觀察這一現(xiàn)象，分析其原因，討論分析為什么？再由學(xué)生提出減小誤差的方案，選出最佳的方案并對該同學(xué)予以表揚，以此來塑造學(xué)生的創(chuàng)新品格。只要我們做有心人，善于思考，就會設(shè)計出靈活多變的教學(xué)方案，為學(xué)生的創(chuàng)新品格的塑造樹立表率的作用。

3.培養(yǎng)學(xué)生的“質(zhì)疑”精神

人的思維活動起始于問題，有疑問才會去思考。有疑問是學(xué)習(xí)新知識、產(chǎn)生新思想、發(fā)現(xiàn)新觀點的起點，教師要營造一個寬松的教學(xué)環(huán)境，也就要創(chuàng)造－個自然和諧、平等的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生勇于發(fā)現(xiàn)問題，敢于提出問題，渴求解決問題，這樣他們的創(chuàng)新意識，就會得到培養(yǎng)和發(fā)揮。①提倡學(xué)生向教師的“教”的質(zhì)疑。教師的知識結(jié)構(gòu)和教育教學(xué)模式都在迅速地老化，只有不斷地“充氧”才能趕上時代的步伐。而“充氧”的最直接有效的辦法就是和同學(xué)們坐在一起對學(xué)生所提出的問題進(jìn)行分析、思考然后得出問題的結(jié)論。這樣不僅有利于豐富教師的知識結(jié)構(gòu)和教育教學(xué)模式而且可以使學(xué)生弄清原有模糊的概念、加深對原有知識的理解等。學(xué)生敢對教師的“教”質(zhì)疑的精神是非常寶貴的，應(yīng)鼓勵和提倡。②鼓勵學(xué)生對教材質(zhì)疑。高中學(xué)生對知識、現(xiàn)象、實驗等有旺盛的求知欲，對新異的事物特別感興趣，他們對學(xué)習(xí)的知識愛提出一些疑問，例如：在《演示分子間有空隙》的實驗中，得到酒精與水混和總體積縮小的現(xiàn)象。有學(xué)生提出所有兩種液體混合的體積都縮小嗎？有增大的嗎？等，說明了學(xué)生存在著強烈的質(zhì)疑意識，孕育著可貴的創(chuàng)新精神。③要大力提倡學(xué)生爭辯。通過爭辯活動可以提高學(xué)生的質(zhì)疑的敏捷性、靈活性。量子力學(xué)中的“測不準(zhǔn)原理”就是海森堡與愛因斯坦等人長期激烈的爭論后，在海森堡的腦海驟然出現(xiàn)的。長期引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行爭辯、互相質(zhì)疑無疑會大大增強學(xué)生質(zhì)疑的意識，使學(xué)生在質(zhì)疑辯論中，學(xué)到新知識，搞清原來模糊的概念，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生會用質(zhì)疑的態(tài)度聽課。學(xué)會平心靜氣地討論和據(jù)理力爭，千方百計地動腦筋，從不同角度，通過各種途徑去說服他人接受自己的觀點，鍛煉了思維的準(zhǔn)確性、敏捷性、開放性，也提高了流暢表述自己觀點的能力。通過質(zhì)疑、辯論、釋疑，使學(xué)生的自信心得到增強，連“書上的實驗設(shè)計方案”也敢質(zhì)疑。

二、在實驗教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新觀察

觀察作為一種有目的、有計劃、較持久的知覺，是人們?nèi)?、深入、正確地認(rèn)識事物的一種過程，是學(xué)生認(rèn)識世界、獲得信息和汲取知識的主要途徑，觀察應(yīng)講究方法，善觀察者，可以見常人所未見；不善觀察者，入寶山空手而歸。例如英國物理學(xué)家法拉第和科拉頓分別進(jìn)行了電磁感應(yīng)實驗，結(jié)果法拉第活動了成功，而科拉頓卻錯失了良機，就是一個很好的例證。因此觀察能力本身就是創(chuàng)新能力的一個重要方面。從一定意義上講，實驗就是人為地創(chuàng)造提供觀察的條件。物理實驗中的觀察一般包括對教師演示實驗的觀察和學(xué)生分組實驗中的觀察兩個方面。為了促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新觀察能力，要求觀察活動必須突出如下幾個方面：

1.全面性

要全方位、全視角、全過程地觀察物理實驗過程中的各種現(xiàn)象和現(xiàn)象的各個方面。如“觀察水的沸騰”，既要觀察水沸騰時，液體內(nèi)部形成的氣泡在上升過程中逐漸變大至液面后破裂的情況；也要觀察水沸騰前氣泡在逐漸變小，甚至未達(dá)到液面就消失的現(xiàn)象，同時還要觀察水沸騰過程中溫度保持不變的情況。

2.深刻性

必須善于透過紛繁復(fù)雜的表面現(xiàn)象，善于撇開事物的那些撲朔迷離的非本質(zhì)特征，有選擇、有重點地捕捉觀察的目標(biāo)，進(jìn)而抓住事物的本質(zhì)特征。如在“研究電磁感應(yīng)定律”實驗中，要有透過磁鐵接近與遠(yuǎn)離線圈時電流表指針偏轉(zhuǎn)方向不同的表面現(xiàn)象，認(rèn)識感應(yīng)電流磁場與原磁場之間存在著“來而拒之，去則留之”的作用情況，進(jìn)而認(rèn)識到“感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化”這一本質(zhì)規(guī)律。

3．準(zhǔn)確性

觀察需要認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，對一些定性的研究要求“定性”準(zhǔn)確，對一些定量的要求則要求必須有足夠的準(zhǔn)確度。正是天文學(xué)家第谷在條件極為簡陋（當(dāng)時連簡單的望遠(yuǎn)鏡也沒有）的情況下通過對火星的準(zhǔn)確觀測，使開普勒從按圓形運行軌道計算的火星位置與第谷觀測結(jié)果之間所存在的微乎其微的8分之差（僅相當(dāng)于秒針秒瞬間轉(zhuǎn)動的角度）中，發(fā)現(xiàn)了行星繞太陽按橢圓軌道運行的規(guī)律，從而“引起天文學(xué)的全面革新”。

4．敏銳性

要善于抓住那些稍縱即逝的物理現(xiàn)象，尤其是那些乍看起來有些“反常”的一些現(xiàn)象。如在玻意耳定律的實驗中，當(dāng)氣體的體積被壓到一定程度時，水銀表面有時會出現(xiàn)凝結(jié)水；帶有少量電荷的驗電器箔片張開一定角度，當(dāng)帶有較大量異種電荷的帶電體靠近驗電器時，可以明顯見到箔片張角反而增大。抓住這些反常現(xiàn)象并追溯其產(chǎn)生的原因，常?？梢缘玫揭恍┮馔獾氖斋@。

三、在實驗教學(xué)中激活學(xué)生的創(chuàng)新思維

科學(xué)史上的每次重大突破，總是由某些科學(xué)家完成最關(guān)鍵或最后一步的。他們之所以能超越前人和同時代人，作出劃時代的科學(xué)貢獻(xiàn)，未必是因為他們比別人的知識更加淵博，重要的在于他們善于發(fā)揮創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維主要表現(xiàn)為：善于擺脫常規(guī)的邏輯思維，借助直覺洞察事物的本質(zhì)和規(guī)律；善于打破思維定勢，誘發(fā)靈感捕捉機遇；善于轉(zhuǎn)換思路，對問題進(jìn)行發(fā)散和逆向思維；善于在事物的多樣性中尋求統(tǒng)一。應(yīng)該說革新實驗教學(xué)，對激活學(xué)生的創(chuàng)新思維具有獨特的優(yōu)勢。所以我們應(yīng)該：

1．改驗證性實驗為探索性實驗

在實驗教學(xué)中，我們應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生大膽地把有關(guān)驗證性實驗改為探索性實驗，或設(shè)計新的實驗，使學(xué)生在實驗探索中，學(xué)會分析歸納，尋找事物的本質(zhì)和規(guī)律。如《共點力的合成》實驗，教材中設(shè)計為驗證性實驗，這對降低教學(xué)難度，節(jié)約教學(xué)時間固然有益。但在實驗教學(xué)的實施中，由于對合成規(guī)律已學(xué)過，再做實驗，學(xué)生對其缺乏新鮮感，實驗操作很容易走過場，甚至?xí)霈F(xiàn)少數(shù)學(xué)生投機取巧，用平行四邊形法則去倒推實驗結(jié)果，這就會失去實驗教學(xué)的意義。如果把該實驗安排在“力的合成”一課教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生自己去探索力的合成方法。在實驗的探索中，或適時提出一些問題，讓學(xué)生對操作引起重視，或讓學(xué)生進(jìn)行一些必要的討論，交流操作中的體會和實驗結(jié)果，促使學(xué)生的思維在實驗操作中，時而發(fā)散，時而轉(zhuǎn)換角度，誘發(fā)靈感，提高思維的靈活性。

2．?dāng)U展實驗方式

在實驗條件許可時，可對教材中的實驗進(jìn)行擴展，有意培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性和深刻性。如在《牛頓第三定律》的教學(xué)，一般用兩彈簧秤演示物體相互作用的性質(zhì)。若設(shè)計安排幾個反沖現(xiàn)象的小實驗，如“乒乓炮”、“水火箭”、“酒精火箭”等，讓學(xué)生自己演示，則教學(xué)效果會更佳。使原本單一乏味的演示，變得生動有趣，可拓展學(xué)生的思維空間。將《測燈泡的電功率》和《萬用電表的使用》兩實驗結(jié)合起來，可使學(xué)生進(jìn)一步掌握萬用表在電路中的實際使用方法，學(xué)會用萬用表檢查電路，分析電路故障的原因。

3．增加實驗室開放時間

學(xué)校實驗室、科技制作室實行開放式管理，是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新靈感、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效措施。因此學(xué)校應(yīng)加強實驗室管理，充分發(fā)揮現(xiàn)有儀器的作用，可定期組織學(xué)生參觀實驗室和儀器室，使學(xué)生產(chǎn)生好奇欲動的心理，再成立科技興趣小組，在指導(dǎo)老師的幫助下，學(xué)生可以借實驗室的儀器，做課外實驗，搞些“小創(chuàng)造”，“小發(fā)明”活動，以激活學(xué)生的實驗創(chuàng)新思維。

四、在實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力是一個人的綜合素質(zhì)的集中體現(xiàn)，或者說是一個人綜合素質(zhì)的核心。積極實施素質(zhì)教育，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是教育順應(yīng)時代要求的發(fā)展趨勢和必然選擇。著名美籍華裔物理學(xué)家楊振寧教授曾經(jīng)指出：“中國的小孩在動手的興趣和能力方面明顯不如歐洲和美洲的小孩，主要因為是他們沒有動手機會?！币虼嗽谥袑W(xué)物理實驗教學(xué)中我們應(yīng)該：

1．引導(dǎo)學(xué)生開展自主設(shè)計實驗

在物理實驗教學(xué)中，應(yīng)有意識引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康?、原理，自行設(shè)計實驗，讓學(xué)生在動手動腦的實踐中，活躍思維、激發(fā)靈感、發(fā)揮想象，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。如《重力加速度的測定》一節(jié)中，可將該實驗作為一個研究性課題提出，讓學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康模灾鞔_定實驗的原理，選擇實驗器材，設(shè)計實驗步驟，記錄和處理實驗數(shù)據(jù)。這樣，就會出現(xiàn)生動活潑的學(xué)習(xí)情景：有的學(xué)生根據(jù)自由落體規(guī)律設(shè)計實驗；有的學(xué)生根據(jù)單擺振動規(guī)律設(shè)計實驗；有的學(xué)生為了提高實驗精度，還會選擇更精密的實驗器材用于測量（如游標(biāo)尺、電子秒表、穩(wěn)定性更可靠的交流電源等）。在教學(xué)中，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，讓學(xué)生學(xué)會自己獨立實驗，自我評價，這就要求教師做配角，當(dāng)好“后勤參謀”，不做“裁判員”，不過早地介人實驗，避免挫傷學(xué)生的創(chuàng)新靈感。

2．改進(jìn)原有實驗器材

隨著實驗教學(xué)的深入，現(xiàn)成的實驗器材，往往會暴露出它的不足，能不斷對其革新，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和動手實踐能力的一個有效途徑。如在《演示的電磁感應(yīng)實驗》教學(xué)中，在學(xué)生看來，似乎遠(yuǎn)離了他們，如何使實驗貼近學(xué)生，讓學(xué)生嘗試自己用普通的材料，新穎的構(gòu)思，巧妙的設(shè)計改革實驗，這無疑是實驗教學(xué)的一種創(chuàng)新途徑。在教師的指點下，學(xué)生發(fā)揮聰明才智，大膽試驗，用鋁管、強磁體做成“楞次管”，使普通小球和磁性球分別在鋁管中做落體運動，進(jìn)行對比性實驗，從而驗證了楞次定律。同樣，還可用強磁體和鋁材做成阻尼擺，結(jié)構(gòu)簡單、效果顯著。通過學(xué)生自己的實踐探索，不斷地積累實踐經(jīng)驗，必然會形成創(chuàng)新的源泉。3．引發(fā)實驗探究

“授之以魚,不如授之以漁”,在知識更新速度加快的今天，使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)已成為教育的一個目標(biāo),探索性實驗是根據(jù)教材的特點和學(xué)生實際情況，在學(xué)生已有知識和初步具有實驗技能的條件下，由教師提出課題，在教師指導(dǎo)下，讓學(xué)生自己動手、動腦，在實驗中觀察現(xiàn)象，主動探索，然后得出物理規(guī)律。例如：課本安排有一個《驗證玻馬定律》的分組實驗中，將這個驗證性實驗變?yōu)樘剿餍詫嶒灐Ｔ谥v到“氣體的等溫變化━━玻馬定律”時，采用邊講邊實驗的方法用實驗來探索出氣體等溫變化的規(guī)律：從氣體的溫度、體積、壓強三個狀態(tài)參量出發(fā)，思考一定質(zhì)量的氣體的三個狀態(tài)參量的相互關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生利用控制變量法先研究溫度不變（即等溫）的情況下，氣體的壓強與體積的關(guān)系；然后列出提供的實驗儀器，要學(xué)生考慮怎樣利用這些儀器來探索氣體的壓強與體積的關(guān)系，并在教師的引導(dǎo)下完善實驗方案，以及在實驗中應(yīng)注意的問題；最后是實驗操作，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出“在溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強和體積成反比的關(guān)系”。將教材安排的兩個課時的內(nèi)容，在一節(jié)課里完成，既提高了效率，也利用探索性實驗提高了學(xué)生的實驗思維能力。采用探索性實驗教學(xué)，可以讓學(xué)生自己探索，成為科學(xué)知識的主動探索者。學(xué)生在做探索性實驗時，在教師的引導(dǎo)下思考實驗原理、實驗的基本步驟以及處理實驗結(jié)果，使學(xué)生對此進(jìn)行思考，比按課本上的步驟進(jìn)行實驗操作的驗證性實驗，在學(xué)習(xí)要求和能力的培養(yǎng)方面有了很大的提高。探索性實驗教學(xué)，是提高學(xué)生的實驗思維能力，使學(xué)生具有初步的設(shè)計實驗?zāi)芰Φ妮^好途徑。

4.預(yù)測實驗結(jié)果

正如牛頓所說：“沒有大膽的猜想，就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)?！笔聦嵣?，法拉第正是根據(jù)電能生磁想到磁能否生電，并最終發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律的。因此在實驗教學(xué)中應(yīng)對學(xué)生進(jìn)行預(yù)測和猜想方面的訓(xùn)