维普资讯 http://www.cqvip.com 浅论初中物理实验教学与学生 创新能力的培养 口 张志坚 南京师范大学物理科学与技术学院 ２１００９７ 摘要在斯课程理念下的初中物理实验中，蕴藏着极其活跃的因素，随时会出现许多学生意想不到的问题．这些问题是培 养学生创新能力的宝贵的课程资源。 关ｔ词 创新能力 物理实验创造性思维探究性 在《新课程标准》的《课程目标》中指出：“学生 要具有创新意识，能思考，勇于有根据地怀 疑，养成尊重事实，大胆想象的科学态度和科学精 神。”而初中物理实验教学不仅能弥补学生认识感 性知识的不足，还可以从中学习到认识自然、改造 活跃的因素，随时会出现许多学生意想不到的问 题，对于活化学生学习的知识和训练思维大有益 处，因此也是培养学生创新能力的重要手段。 １注重科学探究。变演示实验为探究性实验．培 养学生的创新能力 自然的方法，受到辩证唯物主义世界观和方 的熏陶。其中实验，特别是探究性实验，通过学生 亲自动手，促进了学生左右脑协调发展，提高了学 生动手能力，培养了规范操作技能及勇于实践的 精神；另外实验还对培养学生的创新精神和实践 能力有不可替代的作用。因为实验中蕴藏着极其 在旧教材中的实验，大多数为验证性实验，虽 然有利于实验操作和技能的提高，但不利于学生 智力乃至创造力的形成和发展。因为学生是实验 教学的主体，培养学生的创新能力，必须增强学生 的主体意识。为此，在新教材中，将“探究光的反 器，那么把静电计并联在直流电路中电势差不为 零的两点时，静电计就会被充电，其指针就应该偏 转。但实际上在一般直流电路中，由于电压较小， 使静电计所带电荷量很小，指针的偏转角度几乎 觉察不出来。静电计上的刻度一般是以静伏（静 电系单位）为单位的，而１静伏＝３００Ｖ。故一般的 直流电压不能使静电计指针有明显偏转。如果把 Ｉ圣Ｉ ２ 静电计接在具有几百、几千甚至几万伏电压的直 流电路中，静电计指针就会有明显偏转，也就可以 时，静电计两极间的电势差 与其带电量Ｑ成正 比，￡，越大，Ｑ越大，指针所受电场力越大，指针 张角因此就越大。由此可见，指针张角大小能定 性地反映静电计两极间的电势差的大小。 用静电计来测量某两点间的电压。例如把静电计 接在感应圈的副线圈上，指针偏转角度会忽大忽 小，说明感应圈输出的是不稳定的脉动电压。 由上可知，验电器与静电计从原理和用途上 由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电 器不能替代的某些作用。它不但可以定性测量两 导体的电势差（这点上面已有，故不重述），还可以 看都不能说是一回事，它们只是在结构上相似而 已。 （收稿日期：２００５ １ｏ－２４） 定性测量某导体的电势，甚至还可以测量直流电 路中的电势差。既然静电计本身也是一个电容 ・２８ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｖｏ１．２２，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒ￣２００６ 维普资讯 http://www.cqvip.com 射定律”、“测量声音在空气中的速度”、“阿基米德 大激发学生的学习兴趣，有利于学生发现能力和 原理实验”、“欧姆定律”等大量演示实验变成探究 创造性思维的培养。如在说明大气压存在的“覆 性实验，让学生有更多的机会动手、动脑、动口，以 杯实验”中，可以设计如下连环实验： 利于学生创造性思维的激发。通过开展一些探究 （１）按课本要求做好图ｌ甲实验后，继续使杯 性实验让学生在积极参与中充分发挥主体作用， 身逐渐倾斜，如图ｌ乙、丙所示，纸板同样不掉，说 使学生处于不断探索的情景中，以激发学生创新 明大气压朝各个方向。 灵感，开发学生的创新潜能。 （２）把硬纸板浸湿，在纸板底下固定一适当重 ２通过让学生设计改进实验。培养学生的创新 量的物块（铁片、螺帽），然后将空杯口托住，松开 能力 后，纸板掉下来，表明水是“粘”不住带重物的纸板 的。再将杯子装满水，用带重物的纸板重做“覆杯 教育学认为，实验设计能使学生的思维从多 实验”，纸板不掉了，说明纸板确实是大气压托住 方位、多角度、多因素、多层次、多途径进行探索， 的，而不是水粘住的。 不受传统思维模式的束缚，勇于求新、求异，引伸 （３）杯中水故意不装满，同样把一适当重物固 拓宽，达到培养学生的发散思维和创新能力的目 定在一块有机玻璃板上，用此板把杯口盖严，手按 的。所以教师在教学过程中一定要尊重学生，与 硬板把杯子倒过来，放开手后，有机板掉下来。这 学生共同研讨，以启发引导的方式，调动学生的主 个实验与学生思维相符，学生不会有疑虑。 动性；鼓励学生大胆设想，允许学生自行探索，容 （４）同样有意将杯中水不装满，用实验（２）中 纳各种不同意见，打破他们头脑中老师和课本的 的纸板代替有机板重做实验，纸板并不掉下来，如 权威性；鼓励他们找出教材中某些实验的不足之 图ｌ丁所示。这时引导学生先观察纸板发生的形 处，自行设计改进实验，培养他们的创造力。如在 变（中间向下凸出）。再进行理论分析：杯内水未 做音叉振动的演示实验时，为使效果更加明显，可 装满，当托纸片的手刚抽开时，纸片由于上面的压 引导学生设计出将悬挂在音叉旁边的小球用富有 强（Ｐ０＋ｐｇｌＩ，Ｐｏ为大气压强，ｈ为杯中水的深度） 弹性的乒乓球代替的实验方案。再如在观察水沸 大于下面的压强（Ｐ０）而使纸片的中间部分向下凸 腾的实验时，让学生自己根据所学内容，设计出用 出，纸片凸出后，杯内气体体积增大，压强随着减 粗试管代替烧杯的装置，这样既节约时间，效果又 小，气压减小的量只要与杯内水柱产生压强（ｐｇｌＩ） 明显。同时，对同一个实验，根据实验条件不同， 相等，两者相互抵消，纸片就能达到新的平衡而不 让学生自己设计方案进行实验。如在做完“测定 掉下来，而实验（３）中的有机板硬度大，不易向下 滑轮组机械效率”的实验后，启发学生：“如果不用 凸，所以板上的压强（Ｐ０＋ｐｇｌＩ）大于板下的压强 刻度尺，是否还可以测量机械效率呢？”“如能测量 Ｐ０，所以容易掉下来。 的话，依据是什么？”再如在“伏安法测电阻”实验 后，提出：如果实验只允许有一种电压表（或电流 表）和一个已知电阻（定值电阻或滑动变阻器），能 否测出未知电阻？让学生自己画出电路图，设计 电路，写出实验报告并进行实验。通过这些探索 且 甲 乙 丙 丁 活动，可以培养学生科学探究的意识和实验设计 能力。 图ｉ 在实验教学中，同一个实验电路或同一个装 ３教师创设实验情境。激发学生创造性思维 置，有时有不同的用途，可适用于不同的教学内 教师应当吸收由教育科学所提供的新知识， 容。例如用作演示导体电阻大小与长短、粗细、材 实现教学方法的创新，用“创新的教”为“学生创造 料等因素有关的电阻线板，也可用作演示弦乐器 性的学”创造环境和条件。有些演示实验，如果刻 音调的高低与弦的长短、粗细、松紧关系的实验。 意将它们拓宽、延伸，变成“连环”实验，则不仅提 再如研究“电流跟电压、电阻的关系”的实验电路， 高了实验器材和课堂时间的利用效益，而且能大 可用来测量电阻，也可用来测量小灯泡的额定功 Ｉ（囊季仪■与实 ＞第２２卷２００６年 第 ｌ；期 ”， ・２９・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 率。由于实验目的不同，实验方法、分析、归纳结 论也不同。教师可以让学生比较分析测定小灯泡 释生活、生产中的实用器材或装置（如：多功能插 座内部线路安装设计原理，防盗报警器的制作原 电功率实验和伏安法测电阻的实验电路中的滑动 变阻器的作用有何异同，以培养学生的实验分析 和研究能力。还有，在做完测量小石块密度的实 验后，请学生利用天平、量筒等仪器来测量易溶于 理和工作原理、自动式水槽的制作原理等），引、导 学生就生产、生活实际中的某个问题进行解释或 计算（如：电度表上标有“３０００转／ｋｗｈ”的字样，其 物理含义是什么？若测得转盘在１２分钟内转动 水的食盐密度。因为食盐的体积难以测出，这时 就得打破常规，另辟新径，设想食盐溶于水，是否 也溶 其他液体呢？实际处理时，我们可以找一 ６ｏ圈，求所接的用电器的功率是多少？）Ｌ。教师在 实验过程中还可以故意给学生设置障碍，如实验 中突发问题、安全问题等等。比如在测小灯泡电 功率实验中，可以设置这样几个环节： 种与食盐互不相溶的液体来完成，也可引导学生 思考：食盐虽溶于水，是否一直溶解不止呢？答案 是否定的，可以先制成食盐的饱和溶液，再用它来 代替上述的液体来完成。 ４指导学生将生活中常见的物品进行实验。培养 学生动手能力和创造性思维 （１）在实验桌上放置不同规格电流表、伏特 表、滑动变阻器、电源，告诉学生灯泡规格，让学生 选择所需器材。 （２）当开关闭合，滑片移动时，如发现电压表 示数变大时灯泡变暗，而电压表示数变小时灯泡 反而变亮，器材均完好，问题出在哪里？分析原 因，并操作验证。 在新课程标准的实施建议中，提倡使用身边 的物品进行物理实验。这样可以拉近物理与生活 的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，感受 到科学和社会日常生活的关系。另一方面，由于 （３）如灯泡额定电压为３．８Ｖ，电源是三节新 的蓄电池，但实验时发现电压表０～１５Ｖ挡量程已 被损坏，但０—３Ｖ挡量程仍能正常使用，怎样利 用已有器材测小灯泡额定功率？ （４）如实验时发现电流表或电压表已损坏，但 这些物品本来的用途并不是进行物理实验的，这 有利于克服功能固定和思维定势，所以这种做法 本身就是一种创新。例如可以指导学生自制测力 计、温度计、潜望镜、燃气小船、验电器、小磁针、天 平、小孔成像筒等小制作，利用铅笔芯作为滑动变 阻器改变电路中的电流等小实验。通过动手、动 脑、认真观察事物现象，寻找规律，开阔视野，这既 手边还有一只电压表（或电流表）和一只电阻箱可 利用，试利用这些器材设计测小灯泡额定功率的 电路图，并测定。 （５）如按你所设计的电路图测定时，无论怎样 都不能使小灯泡正常发光，而电路连接无误，器材 能拓展思维，又能培养探究能力，丰富学生的想象 力，促使学生自觉地探索知识，逐步形成科学的世 均完好，其原因可能是什么等等。 这样通过一个又一个的问题，一步又一步的 设计和操作，促进了学生思维的发展，培养了学生 界观和良好的学习习惯，培养学生的创新能力。 ５通过实验。培养学生理论联系实际的能力 理论联系实际的能力是创造者必不可少的基 本素质之一，对科学发明、技术创新都起到重大作 用。学生物理实验本身就是需要学生解决实际问 实事求是的科学态度，提出新看法，解决实际 问题的能力。这样不仅培养了学生自我实现创造 力，而且又为培养学生特殊才能创造力播下了具 有强大生命力的种子。 事实上，创新能力培养的途径是很多的，其中 最重要的是，教师要转变教育观念，增强教改意 题的实践活动，但如果不加以正确引导、培养，并 不能提高学生解决实际问题的能力。因此，在物 理教学中，教师要有目的地引导学生把物理知识 识。把提高素质作为教学的根本任务，才能培养 创新意识，培养创新能力，使创新真正成为我们民 族进步的不竭动力。 （收稿日期：２００５．１１－０９） 同生产、生活常识联系起来分析（如：用高压锅煮 食物为什么易熟？有时脱衣服为什么会有“ＰＡＰＡ” 的声响，同时看到闪光？），引导学生用物理原理解 。 。 Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｖｏ１．２２，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ ２００６
