新课程背景下的高中物理实验教学与创新能力的培养

新课程背景下的高中物理实验教学与创新

能力的培养

摘要：本文从创新能力的基本要素——创新意识、创新精神、创新思维和实践能力、动手能力

出发，论述了在中学物理实验教学中培养学生创新能力的途径，以及在实验教学中教师所应采

取的措施。

关键词：创新能力；创新思维；探索性实验；设计性实验；素质教育

目前，大多数高中物理教学中，教师多注重理论的教学，而不够重视甚至忽视实验教学，这关键是没能真正认识到实验教学在促进教学效果以及对学生发展能力方面的重要意义和作用。而实际上，在高中物理实验教学内容中蕴含着极其丰富的创新教育内容，可以通过各种方式的实验教学培养学生的创新能力。而培养创新能力正是现代所倡导的素质教育的核心。因此，我们有必要对物理实验教学的重要性加以论述，并着重谈一下通过何种途径才能在高中物理实验教学中培养学生的创新能力。

我们首先应该对创新能力有一个了解。创新能力是个人心理品质和能力的复杂的、高水平的结合，其中主要的心理品质和能力包含着——创新意识、创新精神、创新思维和实践能力、动手能力等基本要素。故此有必要先从这四方面入手，讨论在高中物理实验教学中培养学生创新能力的途径。

1.加强探索性实验教学，培养学生的创新意识

探索性实验是根据教材的特点和学生实际情况，在学生已有知识和初步具有实验技能的条件下，由教师提出课题，在教师指导下，让学生自己动手、动脑、在实验中观察现象，主动探索，然后得出物理规律的实验方法。通过设计探索性实验，可以把学生带入科学探索情景中，让学生在实践中探索新知识，亲身经历寻求并发现知识的过程，使他们的创新潜能得到开发，创新意识得以培养。有了创新意识，才能激发创新精神，产生积极的创新思维，从而引起学生探索和亲自动手欲望，为创新提供了前提条件。具体说来可以通过以下两种方式实现创新意识的培养。

1.1改课堂演示实验为探索性实验，培养学生的创新意识

课堂演示实验一般都是教师为主体，学生仅是观察者，没有直接参与到实验中去。这虽然培养了学生的观察力和思维能力，但并不利于创新能力的培养.变演示性实验为探索性实验，学生可以在自己“探索”物理规律的实验过程中把动手与动脑结合起来，锻炼并培养自己的创新意识。这就需要教师对实验进行创新设计，包括教具的改进，实验过程的安排，问题的设置及解决的办法等。这种创新设计对学生将是一种很好的示范，对学生创新能力的培养将起到潜移默化的作用。

如在中学物理“二力平衡”一节的教学中，我们可以进行如下创新设计：①改进演示教具（图1.），通过在原教具左边用铁架台固定一定滑轮，将小车改为皮鞋盒或泡沫塑料盒，可将二力平衡的四个条件一一加以演示，并提高了实验的可视性。②让全体学生都参与到实验的设计与操作过程中来，首先在演示前让学生就二力平衡的四个条件做出假设，然后请学生根据讲台的演示教具设计出验证四条假设的演示方案，最后变教师演示为学生两两上台演示，教师以主持人的身份在旁边指导和解说。

图1.

这样，在实验教学中，教师因势利导，及时对学生中那些标新立异，独树一帜的做法予以肯定、支持和帮助，鼓励学生用自己的头脑思考问题，不人云亦云，敢于另辟蹊径，勇于探索，不断创新。从而调动起学生的积极创新意识。

1.2精心设计探索性实验，注意提出和启发探索问题，引导学生自行探索，在解决各种疑问和设想的过程中培养创新意识

例如：在探索“串并联电路的功率与电阻的关系”的实验中，给“6v，3w和6v,6w”

两个灯，比较在串并联中，那个灯较亮，启发学生思考，灯的亮暗表示什么？在学生认识电功率与电阻关系的基础上，再给出两个变阻器，让学生再动手探索，如何在串联电路中，让两个灯同时正常发光。使学生在解决实际问题的过程中培养了探索意识和探索精神，增强了应用科学知识解决实际问题的创新能力。

2.注重实验的开放性，多变性和创造性，培养学生的创新精神

中学物理教材中安排了演示实验和学生分组实验，其方法都只有一种，比如学生分组实验，教材从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项，写的面面俱到。每次实验课，教师还要花相当长的时间根据实验讲实验目的、原理……，然后学生照着现成的步骤，用相同的仪器，同一种方法，在规定时间内做完同一个实验，最后得出同一结论。这对教师来说当然是省事了，但是不利于学生创新精神的培养，不利于学生智能的发展。因此在实验教学活动中，我们可以对实验教学的内容进行合理的变化，通过改变器材、条件，变化数据处理方法，以及改变实验原理、目的来增强学生的创新意识，培养创新精神。

2.1在实验器材上进行创新

实验器材的改变将会给学生提供一个崭新的实验手段，学生必须在不脱离基本的实验原理的情况下，创造性地运用新的实验器材完成类似实验。

例如；对于“测定玻璃的折射率”实验，在学生采用两面平行的玻璃砖，用插针法完成了实验后，可进一步要求学生思考。若将该玻璃砖换成三棱镜或厚度均匀的圆形玻璃，则又如何进行实验？

2.2在实验条件上进行创新

实验条件的改变，也就是要求学生在新的条件下，运用所学的物理知识，创新性地确定实验方案，测定相关物理量，处理实验数据，从而达到实验目的。

例如：对于“用单摆测定重力加速度”实验，若把均匀小球换成不规则小石块,则无法测出摆长，那么又如何测的重力加速度呢？根据“摆长测定”这一实验条件的改变，我们可

引导学生设法测出摆线的长度L，并设摆线下端至小石块中心的距离为X，由T=

g X

L+

π2，几次改变L的长度，测出对应的T，利用上式解方程组，即可求得g。

2.3在实验数据处理上进行创新

实验数据的处理可采用多种方法，比如列表法，图像法，解析法等。可以通过改变采集和处理实验数据的方法进而达到同一实验目的，这些都是对实验的创新。

例如：对于“测定玻璃折射率”的实验，按教材的要求确定光路图后，使用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表查出它们的正弦值，由r i n s in s in =

算出折射率n 的值，实验结束后也可要求学生进行讨论，假如手头没有三角函数表，又如何采集实验数据求得n ？可以由（图2）的方法，量出AB 和CD 的长度，由CD AB

n =

求得n ；也可由（图3）的方法，量出SM 和SN 的长度，由

SN SM

n =

S N

D C

图2. 图3.

2.4在实验目的上进行创新

运用同样的实验器材，或者稍加改变，可以达到不同的实验目的，因此，改变学生实验的实验目的，启发学生进一步思考，同样可以培养学生的创新能力。

例如：“电场中等势线的描绘”要求学生用电流场模拟静电场，描绘两个异种电荷电场的等势线，那么，能否采用类似的方法，描绘匀强电场的等势线或点电荷电场的等势线?需要配备怎样的器材？我们可将原实验中的两个圆柱形电极换成两个平行金属条，接上电源后模拟匀强电场；还可将原实验中的两个圆柱形电极换成金属圆环处于圆心处的圆柱形电极，接上电源后模拟点电荷电场，操作方法与原实验相似。

2.5在实验原理上进行创新

为了达到同一实验目的，我们可以选择不同的实验原理，从而创造出不同的实验情景和操作方法，这是学生实验中又一种创新因素，可以说是一种深层次的创新因素。

例如：还是“测定玻璃的折射率”实验，教材是根据光的折射现象设计实验的。我们可以通过改变其实验原理，根据光的全反射现象设计实验方案：如图（4.）所示，面向半圆形玻璃砖，在玻璃砖逆时针转动的过程中，调整视线透过玻璃砖观察插针P 1， P 2的像，直至视线沿着直径恰好看不到P 1， P 2的像为止，量出∠C 的度数或AB 、OB 的长度，由c n sin 1

=或

AB OB

n =可确定玻璃的折射率。