物理实验教学中学生创新素养的培育

钭方健

摘要：阐述通过实验教学培养学生创新素养的重要性，并针对中学物理实验教学中存在的问题，提出了从演示实验、基础实验、设计实验三个方面的实验教学培养学生创新素养的策略。

关键词：物理实验教学、创新素养

创新素养，是指一个人创新精神和创新能力的养成和修养，也就是学生在日常学习和生活中养成的创新精神和创新能力。在物理教学中，创新精神包括学生学习物理的创新动力和创新意识；而创新能力包括学生的自主探究能力、发散思维能力、形象思维能力等。本文对高中物理实验教学的现状进行了分析，强调中学物理实验教学在培养学生创新素养的重要性，并对如何在实验教学中培养学生的创新素养进行了深入的实践研究，提出了一些具体的教学策略：

1.课堂演示实验激发学生的创新精神。

2.基础实验启迪学生的思维能力。

3.设计实验培养学生探究能力。

一、物理实验教学对培养学生创新素养的重要性

1、培养具有创新素养的人才是时代发展的需要

21世纪是知识经济的时代，知识经济是建立在知识的产生、传播、转移、分配和使用之上的经济，它所依赖的主要资源不是有形的物质资源，而是无形的智力资源。如果我们培养出来的学生强于记忆而拙于发现，强于接受而拙于实践，那么实践能力和创新精神的提高就无从谈起。因此，新时期的物理教学，尤其是物理实验教学，在全面提高学生的物理科学素养的同时，应着重培养学生的创新精神和提高学生的创新能力。

2、培养学生创新能力是新课程的目标之一

教育部最新制订的普通高中《物理课程标准（实验）》中规定：物理课程的性质应有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法，增强创新意识和实践能力等等。在课程目标中规定：学生应具有敢于坚持真理，勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。这些都说明物理课堂是培养学生创新精神和能力的重要阵地之一，高中的物理教学特别是实验教学应注重对学生这一能力的培养。

3、物理实验教学是培养学生创新能力的重要途径

科学源于实践，物理源于实验。物理学科的发展离不开实验的发展，物理学科的特点决定了物理课的基础是实验。从实验教学和实验方法的概念可以看出，实验教学是一种非常有利于促进学生的学习及创新能力培养的教学形式。

二、目前中学物理实验教学现状

1、实验的教学方式单一

为了使学生在考试中得到一个高分，教师对实验尤其是演示实验教学采用的是讲授法，即在课堂上或黑板上讲实验的步骤、原理、结果、注意事项等。使学生只是在感性上了解实验，而学生的动手能力却得不到提高，缺少参与意识，学生参与实验的积极性难以被调动起来。

2、教师对实验的重要性认识不够

教师在实验课上不是引导学生探索、创新，而是为了按时完成教学任务，在实验中，教师只要求学生按实验报告上的内容、步骤重复“实验”一遍，学生的实验过程是形式化的，实验的结果也是唯一化的。这种僵化的实验教学，使学生的积极性和创新精神受到压抑。

3、学生对实验的认识不够积极

由于学生在思想上对实验的不重视，导致他们在做实验时，不愿动手或不知道怎样动手，在做实验时也是机械地操作书上的实验步骤，不去动脑想一想实验中涉及到的知识，对实验中的数据和结论没有进行深入探讨，在有限的实验时间内只是验证了一遍，没有达到实验目的，更谈不上培养学生的创新素养了。

4、实验设计过程面面俱到，没有留给学生发展和思维的空间

教材从实验目的、实验原理、仪器设备、操作步骤到注意事项，都写得十分详尽，这客观上会造成学生不去深入的思考实验。

三、物理实验教学中培养学生创新素养的策略

1、课堂演示实验激发学生的创新精神

（1）提高演示实验的趣味性，激发创新意识

教育家乌申斯基说：没有丝毫兴趣的强制性学习，将会扼杀学生探求真理的欲望。”兴趣能促进学生认真思考、积极探究、努力创新。中国科技馆的“饮水鸟”被科学家爱因斯坦称为中国最神奇的玩具。先让同学们看饮水鸟的视频，因为“饮水鸟”会永不停息地喝水，被怀疑是人类发明的永动机，那么它究竟是怎么工作的呢？涉及到物理学中的哪些知识？等等。引起了同学们极大的兴趣，从而激发了创新意识。

（2）讲述演示实验中物理学家的故事，激活创新動力

在教学中应充分挖掘教材中蕴藏的丰富的情感因素，精心设计，组织教学活动。结合课本中介绍的伽利略、牛顿、爱因斯坦等科学家，是如何推动物理学的发展及他们在研究过程中的一些故事，让学生利用课余时间找关于这些物理学家创造发明、生活中的资料，从中体会到科学家的那种强烈的事业心和积极的进取心，遇到困难坚忍不拔、艰苦奋斗的精神。例如：牛顿看见苹果落地而发现了“万有引力定律”、法拉第用了十年时间发现“电磁感应现象”等等。

（3）通过演示实验创设问题情境，增强创新动力

强烈的好奇心，旺盛的求知欲是引发学生创新意识、创新思维的动力和源泉。而实验能使物理现象在课堂中生动地呈现出来，让学生感到惊奇、有趣，极大地激发学生的求知欲，促使学生去探究和深思。在置疑释疑的过程中，既能丰富学生的知识又能培养学生的创新思维和创新能力。

2、基础实验启迪学生的思维能力

（1）奠定知识基础

新课程教材对实验分类进行了改革，由原来的演示实验和学生实验拓展为学生实验、演示实验、做一做、问题和练习等。极大地丰富了高中物理实验的内容，同时也提高了对实验的要求。物理基础实验可以开阔学生的知识视野，多方面思考问题，便于学生进一步奠定基础知识，加深物理基础概念的理解，从而构建科学合理的知识结构，有利于学生创新能力的培养。

（2）感悟实验过程

物理概念和规律，都是物理现象（过程）的本质联系在人们头脑中的反映。但现象本身不能揭示其本质和隐蔽的内涵，只有通过观察实验现象进行科学的抽象，通过分析判断对感性材料去粗存精，引导学生多方面讨论思考，把握思维的深刻性，才能揭示本质和隐蔽的内涵。有效地提高学生思维水平，启发学生的创新思维。

例如在“楞次定律”一节教学中，采用学生分组实验，先确定电流表中电流方向与指针偏转的关系，后把螺线管与电流表串联成闭合回路如下图，观察电流表指针偏转方向，并做好记录：

学生通过对现象的记录进行比较、归纳、分析和综合，找出感应电流的方向与磁通量变化之间的关系，得出楞次定律之后，让磁铁不动，线圈上下运动，要求学生用楞次定律判断感应电流的方向，然后用实验进行验证。这一过程充分体现了实践——理论——实践的认识过程，从而使学生的思维在认识的程度上得到了深化，进一步把握事物的现象和本质之间的关系，强化学生知识的获取过程，感悟了实验过程。

（3）强化科学方法

物理实验创造了理论联系实际的学习过程，是对学生进行创造意识训练和科学方法训练的有效途径。实验本身就是基本的科学方法，实验过程蕴涵着极其活泼的因素，它不仅能活化学生学到的物理知识，而且能引导学生像科学家那样去观察周围的事物，用实验手段去验证事物的属性，发现事物的变化、联系和规律，让学生学习科学的学习方法，掌握科学的研究方法，养成良好的习惯，逐步提高自身的创新能力。

3、设计实验培养学生的探究能力

（1）设计验证性实验培养学生的创新个性品质

据说法拉第在验证“磁生电”的过程中，口袋里只有线圈、磁铁和导线，在长达十年的时间里坚持和他的学生不断探索，终于总结出了“法拉第电磁感应定律”，培养了学生的探索精神和坚韧不拔的意志品质。

（2）设计研究性实验培养学生的综合应用能力。

研究性实验设计，主要是要求学生通过已学的知识，完成相关物理常量的测量实验。如测动摩擦因数，测重力加速度等。要求学生综合运用己有知识采用合理的方法进行设计和测量。

例如对于重力加速度的测量，学生对于重力加速度这一知识的理解，组织学生讨论分析实验知识原理，可以采用不同的知识内容来进行设计实验：（l）根据自由落体运动来进行测量，（2）根据平抛运动来测量，（3）根据单摆的周期公式来测量。同一个知识内容的实验还可以设计不同的实验方案。如根据自由落体运动来测量重力加速度，涉及到运动时间的测量可以选择不同的仪器，可以用停表，也可以用光电门计时。另外，利用停表如何提高测量的精确度？可以采用累积法，便于精确测量每滴水的下落时间——滴水法：调节水龙头，使得上一滴水落到盆里时，下一滴水刚好滴下，测量n（30至50）滴水的下落时间t，则每滴水下落时间T=t/n。由刻度尺测出水龙头到盆的高度h，由 ，测得 。联系后面单摆知识，使学生的知识由点到面建立联系，构建一个合理的知识结构。提高学生对知识的理解、联系、应用、拓展的能力，加深学生思维的广度和深度，提高学生的发散思维能力。

（3）设计探索性实验培养学生的自主探究能力

探索性实验是用来寻找、探索物理概念、规律。先分析己有的实验器材，根据己有的知识做出大胆猜想和假设，然后根据猜想和假设进行自主探究实验方案，设计实验步骤，最后对实验的结果和可能出现的問题设计对策，探索可行的实验方案。

例如：让学生利用秒表、细线、重锤粗略测量自己的身高。一开始学生认为测身高应该用带刻度的卷尺或米尺来测量，而给的器材中没有测量长度的，应该怎么测量呢？学生可以分析器材的用途和学过的知识设计实验来完成测量长度的目的，利用单摆的实验根据摆长来实现对长度的测量。有单摆周期公式 ，得到 ，可见测出单摆的周期T并且知道当地的重力加速度g，就可以求出单摆的摆长l，而我们只要将摆长设计为自己的身高就可以了。

总之，在物理实验教学过程中，教师可以运用各种手段，深入研究和探讨物理实验的教学方法，推进实验教学的改革和发展，培养学生对科学知识的渴望，养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，激发他们的创新精神，培养创新思维和探究能力。

参考文献

1 徐辉.浅谈物理创新能力的培养[J].湖北教育，2005，7：42.

2 阎金铎，田世昆.中学物理教学概论（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2003.10.