创新教育融入初中物理实验教学初探

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  全国教育工作会议明确指出“课堂教学应以培养学生的创新精神和实践能力为重点.”创新教育是以培养人的创新意识,创新精神和创新能力为基本价值取向的教育.中学时期是一个人创新能力形成的关键时期,而中学生又是祖国未来的接班人,是国家未来的希望,在中学阶段开展创新教育就显得尤为重要.中学生虽然思维活跃,学习欲望强,但还没形成一种定性的思考方式,在这样一个关键阶段对他们施以创新教育可以起到事半功倍的效果.中学物理是一门以实验为基础的学科,实验过程中蕴含了极其丰富的创新教育元素,对开发学生的创新意识和培养学生的创新能力方面,有着得天独厚、功能独特的重要作用.基于此,笔者进行了多年的教学实践与思考,略有一点儿心得,整理出来与同行交流.
  1利用实验创设情境,激发学生创新意识
  创新意识是指创新的愿望和动机,要激发创新意识就必须培养学生的学习和探究兴趣.强烈的创新意识来源于永不满足的好奇心和对科学的酷爱.布鲁纳也说过:“学习的最好刺激乃是兴趣.”兴趣作为一种非智力的心理因素,对人的智力活动和其他实践活动,有着积极的功能.在实验教学中兴趣能促进学生去思考、去探究、去创新.它是发展思维,激发学生主动学习的催化剂,是调动学习积极性、自觉性和创新性的一种内在动力.学生的好奇往往产生于具体事例,物理是以生产、生活为基础的学科,在各种实验教学中培养学生的好奇心,培养学生刨根问底的习惯,让学生知其然、知其所以然、知其当然和必然,让学生产生困惑,引导学生多角度思考问题、多领域寻求解决问题方法的意识.因此,在物理教学中,教师要不断的创设情景,制造“悬念”,放手让学生观察、实践、思考,让奇异的物理现象紧紧吸引学生,激活学生的思维,使学生对学习的内容产生浓厚的兴趣和产生强烈的探究欲望.
  例如在进行“自由落体”教学中,可用实验活动引导学生进入未知世界进行探索.
  问题1(演示):让金属块和一张张开的纸从同一高度,同时下落.
  让学生观察现象,由此得出“重物比轻物落得快”的结论.(教师强调指出这个结论与某些生活经验相符)
  问题2(演示):让金属块和同一张纸团成的纸团从同一高度同时释放.让学生观察现象,由此又得出:“同时落地”的结论.
  这两个实验,极大地激发了学生的好奇心和探索欲望.这时,教师引导学生从受力分析角度入手,使他们很快想到物体下落快慢的原因是由于空气阻力的缘故.那么如果验证这一想法呢?这个时候就进入了创新教育的高潮阶段.要解决这个问题,关键是对空气阻力的处理,一大张纸可以捏成一个纸团,通过缩小面积来减少空气阻力带来的影响;那么,面对不能破坏外形的羽毛,如何减少它受到的空气阻力呢?这时就需要换个角度来思考问题,羽毛自身不能改变,那么可能改变的就是外界环境了,具体来说就是能否将产生空气阻力的空气减少呢?这就充分凸显了创新意识的韵味.照此思路展开,就进行了下面实验.
  问题3(演示):抽去牛顿管中的空气,观察无空气阻力时物重不同的物体的下落情况.结果是“钱币”和“羽毛”同时落地,这时学生才深信:物体下落的快慢不是由物重决定的.这个实验现象和生活经验相违,此时学生的情绪反映强烈,思维活动被引到了高峰.
  又如,在进行“牛顿第一定律”的教学时,通过列举生活中的实例:用力推桌子,桌子就运动,停止用力,桌子就停止;当起大风时,树叶就开始摇动,当风减小时,树叶的摇动幅度也开始减小,最后风停止时,树叶也不再摇动等等,通过列举实例“概括”出“力是产生运动并维持运动的原因”(教师的“观点”).然后提出一个开放的发散思维的问题:“你认为这种观点正确吗?”让学生讨论,并要求学生要用实验或实例说明自己的观点.学生的情绪一下子活跃起来,答案是多种多样的.教师要注意引导,让学生大胆猜想,在学生猜想的基础上,让学生设计实验验证.从而推翻教师的观点,最后结合伽利略的“理想斜面”实验共同得出“牛顿第一定律”.
  心理学家希尔说过,人与人之间只有很小的差异,但这种差异却往往造成巨大的差异.创新意识就是这个小小的差异之一.实验过程中,看似微小的一个调整,可以导致结果的千差万别,这就是创新意识的魅力所在.所以,要注重引导学生对实验的各种现象和有着相互矛盾的结论所产生出的好奇心理,培养学生有积极的心态,引导学生勇于提问、善于思考、具有敢于创新的意识,这才是开启培养教育的好方式.
  2引导学生亲历实验探究,深刻领悟创新精神
  要培养学生的创新精神,必须激发学生创新的动机,就要让学生多动手去体验物理实验.而传统的课堂教学大都是“教师讲、学生听,教师写、学生記”的形式,很多的学生分组实验,可能由于受实验器材和课堂时间的限制都没有开展,只由老师演示实验代替或根本就没有做实验,这样课堂气氛沉闷,学生缺少主动权,创新教育的环境非常糟糕.所以教师在教学中要落实如何从学生“学”的角度来设计“教”的方式,以学生活动和讨论为主线,引导每个学生参与实验教学全过程.教师可结合物理自身特点和不同教学内容,设计一些实验、问题和情况,通过指导或引导,让学生去操作、分析、讨论和探索,使学生成为知识的再发现者而不是接受者,让他们在实验探究中体验创新、感悟创新、孕育创新.例如在上“二力平衡”一课时,为了充分发挥学生自主探索的作用,可把课堂移到实验室,让学生用一张纸牌跟两根棉线和几个钩码在两个铁架台上展开实验,在教师的引导下,让学生通过实验总结出二力平衡的条件.又如,在讲“电流与电压、电阻的关系”、“电阻的串联”、“电阻的并联”等内容都可将演示实验改为学生实验.学生通过这种自主学习活动,学到的知识不仅印象深刻、来龙去脉清楚,更重要的是在真实情境中的项目学习,需要学生在高度仿真的实验探究过程中调动智力与非智力因素,敏锐地聚焦问题,深邃地思考问题,开放地寻找线索,缜密地设计方案,在面对各种失败面前坦然接受并锲而不舍地一遍又一遍的实验,即使实验成功也要清醒地知导这只是阶段性的暂时成果、还需要更深入的研究.经过这样的实验探究,学生深刻地体会了创新的过程,感悟了创新精神,并在身心上留下永久的痕迹,逐渐转化成个人精神世界的创新元素.所以教师要充分挖掘实验教学中的探索成分,引导学生主动学习,主动探索,让学生自己发现问题,发现规律,从而不断发展学生的创新精神.   教师还可以设计出有开放性答案,并能澄清学生模糊、错误认识的题目,设计出学生可能产生创造性见解的题目.敢于放手让学生充分讨论,并鼓励学生从多角度进行回答,创新性的见解往往就在学生的各抒已见之中.例如在长度测量的总复习课上,设计了这样一个可供学生讨论的实验题目:要求不用长卷尺来测量两座相距较远楼房的距离.有的学生提出利用自行车来测量,先量出自行车轮的半径,记下自行车通过两楼房的转动圈数,然后通过计算可测得;有的提出利用声速测量等等.这些解决问题的途径都是由学生讨论研究出来的,学生通过实验获得了体验,同时又培养了创新精神.
  3优化实验教学方案,培养学生创新能力
  实验教学是物理教学实施创新教育的重要基础和手段,实验不仅对激发学生学习兴趣,提高实践能力具有不可替代的作用,而且也是培养创新意识、创新思维、创新能力,提高科学素质的有效途径.
  当前实验教学仍普遍存在着只重视简单的实验操作练习.教材中的演示实验和学生实验,从器材、方法到表格设计都是按照规定好的步骤和方法进行实验.学生在实验中只是依葫芦画瓢,根本不能领会实验原理和思想,不利于创新能力的培养.因此必须优化实验教学,注重学生创新意识和创新技能的综合培养.
  例如,在验证机械能守恒的实验中,可以启发学生思考,你能否利用现有装置測定当地的重力加速度吗?你能设计几种测定当地重力加速度的方法?在学生电学分组实验中,在掌握实验原理的基础上,允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行操作实验,可以极大地激发学生的学习兴趣,发展学生的个性,提高学生的创新能力.在实验中学生需要在各种因素中取舍,对所得的信息进行筛选,这就要求学生在追求预定目标的过程中应变、思考和探索使学生的分析、抽象、综合、表达的能力都得到训练和发挥.
  又如在演示实验中,教师可以不拘泥于教材或教参的安排,进行一些创新设计,可以将一些演示实验改为学生探索性实验.让学生选择器材、设计实验方法,在实验中发现问题和寻找解决问题的方法等等.通过创设条件,让学生充分地动脑、动手、动口,发挥学生学习的主动性,从而激发学生的创新思维,对学生创新能力的培养起着潜移默化的作用.在实验教学中,教师还应不失时机地对学生中的标新立异的方法给予肯定、支持和帮助,鼓励学生大胆地猜想和独立地思考,并通过实验否定错误的假设或修正不完善的猜想,从而使学生解决问题的信心、科学的批评精神和创新能力得到有效的培养.
  再如,教师还应结合教材,培养学生自己设计实验的能力.设计实验能力最能培养、锻炼、体现创新精神和创新能力,是活化知识,进行创造性学习所必须具备的一种能力,它与发散思维能力、敏锐的观察力、丰富的想象力以及情感、意志、兴趣等心理品质密切相关.因此在实验教学中还应注意培养学生,根据某些要求理解实验原理,编写实验步骤,设计实验表格,正确选用仪器和器材,设计实验装置和电路的能力.例如物理书本上讲到了伏安法测未知电阻,实验中同时使用了电压表和电流表,那么如果只有电压表而没有电流表还可以测出未知电阻吗?或只有电流表而没有电压表能够测出未知电阻吗?请设计一个实验方案.具体要求:(1)画出实验电路图;(2)写出实验步骤;(3)写出表达式.
  综上所述,实验教学天生具有创新教育的禀赋,具备开展创新教育的各种有利条件,是中学创新教育的有效途径和方式.通过融入创新教育的实验教学的实施,能够有效培养学生的创新意识、创新精神和创新能力.同时,创新教育也是一项持续而艰巨的工作,有待于我们广大物理教师在理论和实践中不断探索、不断研究.
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