浅谈物理学科探索性实验与创新能力的培养

黄启芬

一个民族的真正伟大在于根植它的创造与创新精神，这是人类社会迄今所能找到的对社会进步和发展的原因所做出的一个最有效的解释，创新一向被视为是人类本质的最高体现，是社会发展的永恒动力。创新是时代的要求，是当代中学生必备的素质，而学生创新能力的培养，是与课堂教学是相辅相成的。

物理学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学是物理教学的重点。初中物理课堂演示实验可分为验证性实验和探索性实验，其中大部分是验证性实验。验证性实验只是对知识的正确与否加以验证，从而巩固和加深学生对基本规律和基本原理的认识，但无法培养学生学习物理的科学方法和科学态度，也不利于提高学生主动探索物理规律的能力；而探索性实验对培养学生思维能力、创造能力、自学能力、观察实验能力及解决实际问题的能力有独到的作用。正如爱因斯坦所说：“对真理的探索比占有更加宝贵”。因此，在物理教学中可把一些验证性的实验变为探索性的实验。在实验教学中，要尽量再现实验的设计过程，多让学生想想：“为什么要这样做？”“换种方法行不行？”以此渗透物理思想，启迪学生思路。那么如何在探索性物理实验教学中培养学生的创新能力，突出以学生发展为本，使学生发展性学力和创新性学力不断得到培养，这是当前摆在我们的一个急迫任务。为此，本文就初中物理探索性实验教学中如何培养学生的创新能力作如下探讨：

一、巧用实验激趣，培养创新能力

为了学生有更多的动手机会，强化学生的感性认识，培养学生的实际操作能力和细致的观察能力，把部分教师演示实验和课外小实验改为学生课堂实验，增加学生自己动手的机会。把课本中一些原理和方法比较简单、仪器易取易读的演示实验改为课堂上实验是比较有效的方法。

把部分验证性实验改为探索性实验，培养学生勇于探索、敢于实践和善于创新的精神，即探求科学的精神。验证性实验一般是在对研究对象有了一定认识之后，根据已知的理论，对一些现象过程的存在、原因或规律检验其是否正确而设计的实验，它在实验目的、方法、原理方面起到了示范性作用，但不利于创新精神和能力的培养。如八年级“滑轮”这一节，我把课堂“演示实验”改为“学生探索性实验”的全过程。

（一）铺垫、准备

（1）复习杠杆知识，引出并板书课题：滑轮。

（2）要求学生自学教材的前两个自然段，与此同时以每4人为一组分发下列实验器材：滑轮、弹簧秤、钩码、铁架台、白色细线、直尺。

（3）要求学生观察滑轮的结构。

（4）提问：滑轮的结构有什么特点？

（5）板书：滑轮的结构特点。

（二）“学生探索性实验”之一：研究定滑轮

（1）要把滑轮作定滑轮使用，并用细线固定在铁架台上。

（2）分别按照书本图8-14、8-16、8-17连接滑轮，然后进行实验。

（3）记录数据，分析得出结论完成一节课教学。这样通过探究实验兴趣高涨，积极参与，学生把滑轮的特点掌握得深透。通过演示实验进行创新设计，让学生充分动脑、动手，培养学生的创新性思维和意识。

二、立足课堂，激发学生创新的求知欲望

1.为学生提供各种动手实践的条件，在实践中学习、创新

在物理实验教学中，根据实验目的及原理，让学生自行设计实验方案，从不同角度、不同途径去设想、探索多种方案，优化最佳方案，使问题圆满解决。它是培养学生创新思维的重要途径，可以避免教师、教材对学生思维的压抑，避免无意识地将学生的思维纳入某一特定模式，有利于开拓学生的思路，使学生处于主动思维的状态，从而培养学生勇于探索、勇于创新的精神。在教学中，应鼓励学生猜想，不轻易否定，就是对学生错误的猜想也不要简单地给予批评，要培养学生广泛的探究兴趣、强烈的创新动机和自信心。

2.调动学生积极思维，鼓励学生敢于思考和探索

物理实验生动、鲜明，既能提高学生的学习兴趣，又能提高学生的观察能力。带着好奇心观察实验，这是大部分学生的心理，怎样才能把学生的好奇引导到探究物理现象、提高创新思维能力上来，这是值得研究的，演示实验的创新，应主要突出实验的过程教学，因为过程教学是物理现象和实验结论之间的纽带，只有搞清楚过程，才有得出正确结论的基础。在实验中，重视过程，留出一定空间让学生进行思考，是培养学生创新思维的一个重要方面。

三、创导自行科学探究，培养创新能力

我们在实践中总结出了“指导探究、评价总结”的两环节课堂教学模式，在引导学生自行探究科学的活动过程中培养其创新能力方面作了一些初步尝试。

1.指导探究，丰富感知

实践、探索的过程是创新的过程。要让学生去创新，就必须放手让他们自己实践，勇于探索。如何保证学生能够围绕中心问题进行实践、探索呢？在于教师提供有结构的材料。所谓有结构的材料，是指这些材料在使用时能揭示自然现象间的某种关系。如《物体的热胀冷缩》教学中，我给学生提供这些实验材料：烧瓶、带直（弯）玻璃管的胶塞，红墨水、肥皂水、滴管、毛巾、软塑料瓶、瓶盖、汽球、饮料盒、胶带、水槽、热水、冷水。让学生熟悉这些材料后，根据思考提纲自行设计实验方案。

2.评价总结，归纳达标

通过前一个环节的活动，学生得到了信息与思维的结果，教师对小组和个体的整个学习活动进行鼓励性评价，使学生体验成功的喜悦，将假说上升到结论、规律。如《物体的热胀冷缩》中这样设计：“刚才同学们和老师的实验都成功了，说明我们只要掌握了设计实验的要领，都能设计出成功的实验。通过这些成功的实验，我们发现了什么？

四、增强科学素养，培养创新能力的反思和认识

如何培养学生的创新品质、创新思维和创新能力，成为当今素质教育的核心。物理学作为自然科学中最重要、最广泛的一门学科，更容易找到与创新教育的结合点。那么，在初中物理教学中，怎样把物理教学与创新更好地结合，培养出适应时代需要的人才呢？

1.教学中渗透科学家的故事，培养学生的创新兴趣、创新情感和创新意识等创新品质

教师在讲授物理知识的时候，同时再现知识产生的社会、文化、历史背景和物理学家们为获取物理知识所作出的真实而令人兴奋的探索历程，有利于提高学生的创新品质。物理学作为一个完整的科学知识体系，含有静态知识体系──科学规律、成果；动态知识体系──科学研究的过程。前者给人以知识，而后者给人以创新的智慧。

2.对学生“授之以渔”，使之掌握科学的研究方法和创新思维能力

引导学生把物理学的一些研究方法和创新思维相结合。早在伽利略时代就已形成了把科学实验、数学推理和逻辑思维有机而巧妙地相结合的物理学研究方法。这一方法是符合辩证唯物论和认识论原理的，因而也符合创新的一般原理。比如在学习测量时，先给大家讲了一个例子：一个科学家走进工厂，拿起一个灯泡问身边的大学生灯泡体积怎么算？大学生立即动手并运用复杂的数学知识开始计算灯泡的体积。科学家见状说，不用这么复杂，给我一个盛水的容器就可以了。实际上灯泡排开水的体积就是灯泡的体积，这里科学家用的就是创新性思维。再如在“欧姆定律”一节的教学中，笔者将这个验证性实验变为探索性实验。其研究方法：①边学边做实验：首先让学生按照自己设计好的实验方案做实验，使学生从实验中初步认识导体中的电流I与电压U、电阻R的关系获得感知。②探索知识：指导学生对问题进行具体研究，处理实验数据、列表、画出I-U、I-R的图象。③归纳总结：师生共同分析、归纳、总结出欧姆定律。这样，让学生用实验探索研究物理知识，学生由学知识变为主动探索自然规律，对知识学得更扎实更牢固，同时使学生受到科学方法的熏陶。

总之，创新是知识经济和网络时代对人才培养的客观要求。正如江泽民同志所言，创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。二十一世纪综合国力国力的竞争就是人才和不断创新的科技的竞争，学校是知识创新、传播和应用的主要基地，也是培养创新精神和创新人才的摇篮。而作为初中物理教师，培养学生的创新能力更赋予义不容辞的责任，毕竟初中的学生处于思维最为敏捷的时候，可塑性很强。在物理实验教学中，多给学生开展探索性实验，给学生设疑，让学生在实验中解惑，培养学生发现问题、探究问题、解决问题的能力，从而通过实验在不断探索中提高学生的学习效率，培养学生的创新能力。