物理实验教学中创新思维能力的培养_天平论文

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物理教学改革的主要目标是要构建“以学生发展为本”和培养学生的“创新精神，实践能力”的课堂教学模式。物理是一门以实验为基础的学科，因此以实验教学为载体，重视培养学生实验探究能力是实现这一目标的主要途径之一。

(1)课本中有些演示实验现象不明显。在教学中开展改进演示实验活动，有利于培养学生创新思维能力。

案例1：“研究浮力产生原因”的实验，课本中使用图1中a、b实验装置。实验中图1a石蜡不动而图1b中石蜡上浮效果较好，但是学生无法观察到石蜡底部是否进水，从而误认为石蜡不上浮的原因是粘在底部，不能作出正确的分析。能否使我们明显地观察到是否进水呢？以此为契机激发学生探究欲望，对实验进行改进。现介绍学生改进一例：用一只塑料可乐瓶剪去底部（瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径），把一只乒乓球放入瓶内，从上面倒入水。观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出，但乒乓球并不上浮，如图1c。这是因为水对乒乓球只有向下的压力。用瓶盖堵住瓶的下部流水处，可观察到乒乓球浮起如图1d。这是因为水对乒乓球向上的压力大于向下的压力。这样学生可以很直观地判断原因。

图1

案例2：“观察水沸腾的实验”课本中使用烧杯作为容器，实际操作中由于酒精、水量、温度等因素，虽然做了一些改进，仍需要加热很长时间。课后鼓励学生进一步改进，用试管代替烧杯、用温水代替冷水，大大缩短了实验时间，且效果显著。而且学生在此基础上进一步发挥（如图2），所做的实验还可以从另一角度去验证“液体沸腾的条件”，加深对知识的理解。

图2

(2)当代瑞士心理学家皮亚杰根据他的研究，提出“知识源于行动”和“认识发生在主、客体之间的相互作用”的观点。他认为学生的学习必须是一个主动的过程，只有学生自我发现的东西，才能积极地被同化。他还强调“活动法教学”，认为让学生在活动中学习是学生教育的最高原则，只有学生自己具体地和自发地参与各种活动才能形成他自己的假设，并给予相对合理的证实或否定，才能获得真实的知识。

初中物理无论是演示实验，还是学生实验，往往给出实验方案且方法单一、无探索性，不利于创新精神的培养。在教学中将一些实验进行改进，以培养学生的创新精神。如在“伏安法测电阻”实验中，学生对于电压表和电流表的使用已经相当熟练。所以笔者在学生实验中，根据学生的实际情况，将学生分成三大组：第一组提供电压表和电流表，第二组只提供电压表，第三组只提供电流表（其他器材满足实验要求）。有意识地给学生制造问题、创造条件，让学生放开手脚、大胆地去设计实验、寻求方法、探究真知。学生在实验活动中表现出极大的热情和智慧，不仅完成了实验，而且设计了多种方案。学生实验完毕后笔者的教学并没有结束，而是要求学生针对实验进行交流与讨论、讲述设计思路、比较优劣、寻求改进。在这一过程中，学生又提出了多种解决方案、方法。让学生在活动中发现问题、解决问题、获取真知，既掌握了知识、沟通了知识间的联系，又培养了创新精神。

(3)学生对未知的领域一般都会产生好奇并急欲获得正确的认识，这将会使学生对学习新知识产生强烈的求知欲望和饱满的学习热情。这种非智力因素的情感作用，将反过来促进思维的活力和思维的定向能力。

牛顿说：“没有大胆的设想，就不会有伟大的发现。”所以，教师要积极鼓励和耐心引导学生去展开丰富的联想。在课堂上出现“意料之外”后，教师不是简单化地处理，而是关注学生的感受，果断地改变教学策略，维持了学生积极的情感投入，引发了学生的创造性思维活动，并引导学生奇思妙想、放开手脚、大胆尝试，让学生积极主动地参与实验教学，让他们在科学实验的体验过程中轻松获取知识，还可以有更多新的发现与创意。比如在研究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，很多学生提出“滑动摩擦力的大小可能与接触面积有关”，笔者并没有给予否定，而是以此为契机积极引导学生自己动手设计实验、探求结论。再比如，在“探究并联电路各支路两端电压关系”（图3），实验时学生在测量灯泡两端的电压之后，又测量了电源两端的电压，实验数据见表1。

图3

表1

L1两端电压L2两端电压电源两端电压

2.5V 2.5V 3.0V

问题：电灯两端电压并不等于电源两端电压，0.5V的电压哪去了？此问题学生以当时的知识基础是说不清的，但我并不是简单地加以解释，而是在学完欧姆定律等知识之后，重新讨论此实验。学生提出了多种猜想：电源内部有电阻，内电阻分得的电压随着外部电阻的增大而减少等。他们还设计实验进行了验证。

新课程的变化使课堂教学由过去教师牢牢控制转变为一个会因时、因势、因人而发生变化的动态的课堂。这就要求老师的知识储备要时常更新，驾驭课堂的能力要增强，要关注学生的所思所想。只有敢提出新问题、新思想、新见解，才能作出创造性的发现，才能走出前人的框框，走向科技的新领域。

(4)在实验教学中注重给学生提供更多的思维机会和广阔的思维空间，激发学生求异创新的愿望，逐渐培养学生从全方位推测、假设和构思中“探视”答案以解决问题的思维方式。在教学中，以常见实验知识为生长点，进行引申和延展，让学生发掘其内涵和外延，从多角度、多方位、多层次地进行创新分析，利用尽可能多的方法来设计实验方案，并对各方案进行评价，选择最佳方案，以此来培养学生创造性思维。

案例3：现有一种未知液体（已知其密度小于水的密度），请你利用学过的知识，自选器材、设计实验测量该液体的密度。

解法一：利用密度计直接测量。

解法二：使用托盘天平（含砝码）、量筒、干燥的小烧杯进行测量。

实验步骤：①用天平测出空烧杯的质量，计为。②向烧杯中倒入适量的未知液体，用天平测出烧杯和未知液体的总质量，计为。③将烧杯中的未知液体全部倒入量筒里，量出未知液体的体积，计为V。④推算未知液体密度。