注重实验设计 激发创新思维

马婷婷

中学物理是一门实验性学科，实验能力是学生综合能力中一个重要的组成部分。实践证明，实验设计是物理教学中的重点和解决问题的重要方法，提高实验设计能力是培养学生良好学习品质、提高物理教学效率、激发创新思维的有效途径。

一、创设链接实验，激发学生类比、演绎思维能力

人认识事物总是从简单到复杂，从感性到理性，形成概念和规律后，结合实验设计将知识应用到实践中，现行教材《力和运动》部分就在教学过程中体现了这一思维过程。

当学生学过牛顿第一定律和二力平衡条件后，通过老师的演示和讲解形成了一些规律性认识：即物体不受力或受平衡力时，物体的运动状态是静止或匀速直线运动；反过来，物体保持静止或匀速直线运动时受平衡力或不受力，应该说学生已形成了这方面的理论。但当遇到一些实际问题，如一人用F牛的力将一重为G牛的物体按在竖直墙壁上静止不动，问物体受到的摩擦力是多少？方向如何？当物体匀速下滑，物体受到的摩擦力是多少？方向如何？提出问题后让学生分组展示实验，小组内分析、讨论、概括出结论，加深了物体受力情况和物体运动状态的理解。在此基础上将知识拓展，如一人用手握一重为G牛的瓶子，保持瓶子静止，问瓶子受到的摩擦力有多大？方向如何？教师在引导、巡视过程中，激励学生类比思维，全体学生互相激励、启发、引导完成操作和交流，这样将学习中一个易于搞错的问题，通过链接实验，顺利完成了教学要求。

二、创设解题环境，激发学生思维变通能力

学生在学习了欧姆定律，串、并联电路的特点，测量小灯泡的电阻后，为了加深对这些内容的理解，拓展学生的知识面，训练学生的思维能力，我设计了以下几个实验题目。开始时，给学生出一较基本的题目，现有下列器材：電源、开关、导线、定值电阻R0，电压表，问如何测出一待测电阻Rx，要求提出简要设计方案，画出电路图，并写出必要的步骤。并且允许讨论，小组交流，学生很快进入角色，对于前面所学知识不太透彻的学生，积极翻阅课本等基本资料，复习前面所学知识，分析伏安法测电阻与本题的相同点和不同点，思考如何利用定值电阻等问题，学生充满探究热情，并根据自己的设计进行操作实验，在几分钟的时间内，有一部分学生提出自己的设计方案，老师将每一个方案分类写在黑板上，并集体讨论取舍，最后明确方法。

接着，我改变一下题目，将已知条件中的电压表改为电流表，其他条件不变的情况下，如何测出Rx的值？引导学生利用前面的思考方法，学生分组讨论，通过思维迁移，大部分学生能较快得出结论。

在此基础上，由于学生已经了解了滑动变阻器的原理和使用方法，再提出将上面条件中的R0改为0～10欧的滑动变阻器，如何测出待测电阻Rx的值这一问题，在教师的引导下学生在以上两个问题的基础上，通过思维变通，顺利得到解决。

教师创设解题环境，能激发学生的思维变通，培养了创造性思维，同时也提高了学生运用物理知识解决实际问题的能力。

三、创设操作实验环境，培养操作能力

在平常的教学实践中，演示实验和操作实验主要是在新授课教学中使用，而在其他教学中一般不再做实验，造成一些题目老师讲解起来比较费劲，学生也不易理解。如果遇到这些问题适时结合实验，解决起来比较方便，能够达到事半功倍的效果。如先将弹簧测力计挂在天花板上，用F牛的拉力拉弹簧测力计，示数当然是F牛，接着一人左右两手分别用F1牛的拉力拉一弹簧测力计，问弹簧测力计的示数是多少？遇到这样的问题，结合演示实验，比单独讲解要容易得多，而后进行理论分析，学生将理论与实验相结合，理解起来较容易。

又如，将一上下底面积大小不同的密闭容器装有部分水，倒正放置，问水对容器底部的压强和压力如何变化？容器对桌面的压力和压强如何变化？设计水对容器底部压强和压力的实验时，由于液体压强与液体深度有关的概念，学生已理解，解决起来比较容易。对于容器对桌面的压强的实验设计，设计时，在容器下放一海棉，易于观察容器对桌面的压强，对于压力学生易于理解。通过实验，问题顺利得到解决。

因此，除了新课教学中充分利用演示实验和操作实验外，在复习课等其他课型中适时创设操作实验环境，能帮助学生解决实际问题，同时培养学生的操作能力，激发创新思维。

四、创设电教情景，激发学生的观察、想象能力

由于教学中多媒体、网络等电教手段的广泛应用，物理教学必须经常利用这些现代化教学手段，增加课堂容量，拓展学生的知识面，激发学生的创造性思维。现在多媒体和网络中有大量的现行初中物理教材中的课件，形象逼真，能提高学生的兴趣，激发学生的灵感，培养学生的想象能力。一些教学辅助材料中也有不少教学片段光盘，如测定大气压所支撑水柱高度的实验，操作起来不容易，但通过观察光盘，就会使学生耳目一新，且省时省力，能达到较好的教学效果。

总之，教师在平时的实验教学过程中，从点滴做起，不仅要重视教材上的学生实验，还要对学生实验进行多角度、全方位的分析讨论，对某些实验进行改进、变换、重新设计新的实验方案等，在此基础上对学生加强训练交流，激发学生的设计兴趣。最终必将从本质上提高学生的物理实验设计能力，激发学生的创新思维，对学生终身有益。