加强物理实验教学 培养学生创新能力

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加强物理实验教学培养学生创新能力本文作者:孙立军发表时间:2006-4-18作者单位:联系方式:长期以来，物理教师总在感叹：物理教来有趣，学来困难。教学效果总摆脱不了“老师一讲就会，课下一做就难”的困扰。俗话说“劈柴不照纹，累死劈柴人”，如果认识不到物理学科的特点，不加以利用而盲目教学，必然走弯路。实验对于物理来说，极其重要。因此，必须加强物理实验教学。这样，一方面培养了学生的学习兴趣，另一方面又培养了学生的能力。物理学是一门以实验为基础的自然学科，物理实验教学内容中蕴含着极为丰富的创新教育内容，为实施素质教育，培养创造型人才提供了极好的载体。新的高中物理教学大纲中明确指出：观察现象和学生实验，能够使学生对物理事实获得更具体的，明确的认识，这是理解概念和规律必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验能力，培养实事求是的科学态度，引起学生的兴趣，具有不可代替的作用。一、认识物理实验教学的重要意义和改革方向。物理实验教学能培养学生浓厚的学习兴趣和细致敏锐的观察力，分析对比，判断推理，归纳总结的逻辑思维能力等，能使学生的智力和能力得到综合培养和发展，在实施以培养学生创新精神和实践能力为核心的素质教育中有着独特的，不可代替的作用。新的全日制普通高级中学物理教学大纲再一次强调了物理实验教学的重要意义，从教学中应注意的问题，实验内容，实验技能，实验教学方法和考核等方面提出了一些新的要求。大纲中必修课程增加了实验的比例，规定了79个演示实验，学生实验15课时，占总课时的9.5 %。必修和限选课程大纲中，演示实验有101个，学生实验35课时，占总课时的11.4%。学生实验从内容上也做了一下调整：①新增了一些与生活，科技方面的联系及微观层次的实验，如用油膜法估测分子的大小，传感器的简单使用，研究电动玩具中电动机的能量转化等实验。②恢复了一些好的学生实验，如用描迹法画电场中的等势线，用双缝干涉测光波的波长，用插针法测定玻璃的折射率。③改进了实验方法或改进实验仪器，例如，“用多用电表探索黑箱内的电学元件”替换了原来的练习使用多用电表的实验，同样也能达到练习使用多用电表的目的，但增强了学生的主动性和实验的探索性。二、明确教学目标，重视实验基本技能的培养。新大纲要求要加强学生的实验能力的培养，规定了实验能力的要求。提出“明确实验目的，理解实验原理和方法，学会正确使用仪器进行观察分析测量，会控制实验条件和排除实验故障，会分析处理实验数据并得到正确结论，了解误差和有效数字的概念，会独立的写出简要的实验报告”。对高中使用的基本仪器，提出了两种要求：一种要求能独立正确使用，例如游标卡尺；一种要求在教师的指导下练习使用，例如示波器。为了提高学生的实验能力，教师要根据教学大纲和教材，将每个实验认真分析后，确定每个实验要着重培养学生的那些方面的能力。在学生做此实验的基础上，应使他们理解控制实验条件探索物理规律的思想方法，指导学生手脑并用进行实验操作，强化图像处理的技能训练，并学习排除简单的实验故障。在实验教学中，既要考虑给学生以更多的锻炼机会，又要遵循循序渐进的原则。例如，通过演示实验给学生技能示范，再让学生自己练习操作，经过一定的训练以后，再提出一些新的小型课题，使学生实现技能和方法的迁移。又如，开始的一些实验，教材中给出实验步骤和报告示范，以后逐步的空出一些操作步骤乃至实验过程的某一阶段，留给学生去设计，逐步要求学生学会写出完整的实验报告。教师不要去使用那些过多剥夺学生锻炼机会的实验手册。  三、发挥教师主导作用，培养学生基本操作能力。⒈悉心教导，注重养成性阶段的培养。学生对于新鲜事物往往表现出浓厚的兴趣，教师因势利导，利用兴趣启动知识和能力的培养程序，并赋予实质内容。如实验的要求，实验室规则，实验的基本操作等，教师应向学生提出严格的要求，培养学生严谨求实的科学态度，规范，认真的操作程序。⒉及时引导，培养实验观察，分析能力。实验现象的观察分析室实验能力的重要体现。学生良好的观察心里品质和观察分析能力是在实验过程中，通过针对性的培养逐步形成的。教师在演示实验或指导示范性学生实验时，就要利用规范的操作，简洁恰当地语言，文字，和图示，准确的展示实验现象，使学生在观察时达到心明（目的明确），眼亮（主要步骤和现象）。⒊精心指导，促进实验技能熟练化。实验教学的核心内容是学生实验技能的形成和提高。新教材在实验内容的编选方面，做了较大的调整，重点的学生实验分布更为合理，基本操作和典型实验，技能实验和知识巩固性实验，课后家庭小实验互为补充。对每一个实验，教师要不怕麻烦，细心准备，给学生创造充分的动手操作机会。在学生“大显身手”的时候，教师要密切关注，做的防微果断，纠误及时，指导具体。⒋当好编导，启迪创新意识形成。恩格斯说：“单凭观察所得的经验，是决不能充分证明必然性的”。创新意识和实践能力的最佳结合点就是实验的设计能力，教材重编选了大量的实验习题，让学生在已有的实验知识基础上，通过实验技能的升华――创新，自我完成实验设计，实验实施和实验评价。教师对此应高度重视，且不可当一般习题简单了事。我们的做法是备课组对本学年的实验习题教学安排做出具体实施指导，或分散穿插到相应的章节的复习中，或集中时间搞专题活动。四、正确指导，注重培养学生的创新精神和创新能力。 在当今的许多实验室中，学生所作的工作是很少的：题目是由教材定的，结论多是已知的，方案是教材或教师决定的，甚至步骤也被那些实验册陈述的一清二楚。学生只是按部就班的操作，读数和记录。这和真正的解决实际问题的模式有很大的差距，不利于培养学生分析和解决实际问题的能力。当然，教学实验和科学实验应有一定的区别，不可能把所有的教学实验都改为科学发现的模式。但是，应当在指导思想上确立学生在实验中的主体地位，可选择一些“开口式”的题目，即方案和答案不是唯一的题目。在实验教学活动中，对实验教学的内容进行动态处理，通过变换问题的结构，已知条件，变换提问角度和论证形式，从不同角度，不同方法仅此全方位的思考和提示，使学生有被动做实验变为主动作实验，发挥学生的主动性，提高学生的实验能力以及解决问题的能力，进而培养学生的创新能力。⒈从实验器材入手，进行开放性实验。列出的器材或多或少，让学生自己选用并完成实验。如给出干电池、学生电源、电键、电桥、导线、安培表、伏特表、灵敏电流计、变阻箱、定值电阻等器材，要求选用合适的器材，测定干电池的电动势和内阻。这种做法，更具有灵活性和探索性，能使学生全程投入，用脑思考，有利于学生创新精神的培养和创新能力的提高。⒉列出一定数量和类别的器材，要求学生充分发挥器材的作用，尽可能多做几组实验，写出原理和步骤。例如在上面给出的器材中，学生就可以完成很多组实验，包括测干电池的电动势和内阻，测定导线的电阻率，改装电表等。 ⒊采用多种实验方法，活跃学生思维。教材中安排的演示实验和学生实验都只有一种方法，从器材到实验步骤及表格设计，教材都有一定的模式，这样不利于学生创新思维的培养。给出一个实验题目，要求学生应用所学的知识和已有的器材，自己设计多种实验方案，写出实验方法和步骤，并对每一种实验方案和步骤进行总结和比较，这样既活跃了学生的创新思维培养了创新精神，又使学生的应变能力分析能力得到训练和发挥。如“验证牛顿第二定律”的实验中，课本介绍的是用打点计时器来完成这一实验，如果要求学生用多种方法，学生会想到类似的方法，用电火花计时器也能完成这个实验。学生这种主动的提出见解，然后用实验解决问题的过程，就是创造性能力培养的过程。在必修和限选课程中设置课题研究，实验研究是其中的部分内容。可以选择一些小型的设计性，研究性的实验，课题的内容应注意联系生活，联系技术和社会问题等。如：①采用原理性设计实验。如测量形状不规则的固体的密度，只要求学生在原理上给出实验方法，步骤，所需仪器，必要的公式。这种原理性设计实验，通常是一些测量实验或规律验证实验，因此，方法很多，每个学生可以各尽所能，充分发挥自己的想象和创造能力。②实际操作性设计实验。如有刻度尺测量一个形状不规则的物体的质量，可要求学生用已知的知识来重新设计实验，不仅要求学生在一定的条件下设计实验，写出原理，步骤，方法以及需要的仪器，还要实际操作，验证实验的可行性，以便进一步修改，使设计出的实验更完美。