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創(chuàng )新物理實(shí)驗教學(xué),培養學(xué)生能力論文
回顧物理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程，物理學(xué)的每一個(gè)概念、規律的發(fā)現與確立大都依賴(lài)于實(shí)驗，同時(shí)實(shí)驗也是研究和發(fā)展物理學(xué)的基本手段。它不僅是技術(shù)的操作過(guò)程，而且包含著(zhù)豐富的物理思想、物理方法以及創(chuàng )造原理和創(chuàng )新技法。因此，物理實(shí)驗的教學(xué)是培養與訓練學(xué)生創(chuàng )新能力最有效的途徑。但要達到理想的效果，必須對教材中的演示實(shí)驗和學(xué)生分組實(shí)驗進(jìn)行創(chuàng )新設計，并在課堂教學(xué)中科學(xué)實(shí)施。筆者在教學(xué)實(shí)踐中對物理實(shí)驗教學(xué)的導入、實(shí)施與創(chuàng )新設計進(jìn)行了有益的探索，并形成了一些優(yōu)化策略。
一、注重實(shí)驗的導入，構建科學(xué)探索的課堂氛圍
大多數老師都會(huì )注重一堂課的引入，但一個(gè)演示實(shí)驗或學(xué)生實(shí)驗怎樣導入，卻考慮得比較少，往往直接把實(shí)驗裝置擺上講臺進(jìn)行演示，這正是當前課堂教學(xué)的弊端。事實(shí)上，一個(gè)好的實(shí)驗引入，不僅能激發(fā)學(xué)生的強烈興趣和求知欲望，還能為學(xué)生提供發(fā)現問(wèn)題、運用知識的機會(huì )，提供創(chuàng )造性地解決問(wèn)題的條件，使他們的創(chuàng )新能力得到培養和發(fā)展。
實(shí)驗的引入十分重要，但如何更好地引入一個(gè)實(shí)驗呢？就其導入方式而言，主要有以下兩種：
1.從原實(shí)驗原理（或舊知識）中導出新實(shí)驗的原理，再引入實(shí)驗。
2.從舊知識中導入新實(shí)驗的所用器材，再引入實(shí)驗。
所以實(shí)驗導入時(shí)，可以先推導出即將演示實(shí)驗的原理，也可以先導入其所用器材，進(jìn)而介紹實(shí)驗裝置和實(shí)驗操作。
不管哪種導入方式都必須注意“布局”，老師的提問(wèn)或是學(xué)生自己發(fā)現的問(wèn)題，都要能剌激學(xué)生心理產(chǎn)生疑問(wèn)，使他們產(chǎn)生心理上的不平衡，進(jìn)而激發(fā)探究的欲望，這樣學(xué)生才有探索的內動(dòng)力，才易形成探索的課堂氛圍。學(xué)生一旦有機會(huì )運用知識解決一些問(wèn)題，他們就會(huì )在推導過(guò)程中積極應用分析與綜合、演繹與歸納、分類(lèi)與比較等各種思維方法進(jìn)行思考。經(jīng)歷這樣的學(xué)習過(guò)程，學(xué)生不僅掌握了知識，提高了邏輯推理能力，同時(shí)也激勵了他們的創(chuàng )新精神和創(chuàng )造能力。
二、注重實(shí)驗的實(shí)施，突出科學(xué)方法，顯化創(chuàng )新技法
一個(gè)成功的演示實(shí)驗，不僅要有理想的實(shí)驗裝置，更重要的是如何實(shí)施實(shí)驗的演示及教學(xué)，以充分發(fā)揮其教育、教學(xué)功能。法國科學(xué)家貝爾納說(shuō)：“良好的方法能使我們發(fā)揮天賦和才能，而拙劣的方法卻會(huì )削弱甚至扼殺我們的才能�！币虼�，在教學(xué)過(guò)程中應把實(shí)驗中的技術(shù)、豐富的物理思想和物理方法以及蘊含的創(chuàng )造原理與創(chuàng )新技法傳授給學(xué)生，對發(fā)展學(xué)生的物理創(chuàng )新能力可以起到事半功倍的效果。在實(shí)驗教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，教師應注意將它們“顯化”，加以突出，給學(xué)生產(chǎn)生深刻的印象�？梢哉f(shuō)，這相當于在培養與訓練學(xué)生的物理創(chuàng )新能力的進(jìn)程中加進(jìn)了一劑催化劑。 中學(xué)物理實(shí)驗中包含了許多重要的思想方法，如控制變量法、比較法、累積放大法、機械放大法、光學(xué)放大法、模擬法，還有替代法、轉換法、平衡法、補償法、共軛法等。而且每個(gè)實(shí)驗都是經(jīng)過(guò)長(cháng)期的教學(xué)實(shí)踐而確定的，也是教育教學(xué)創(chuàng )造活動(dòng)的結晶，因此，其中也不乏創(chuàng )新技法，如聯(lián)想創(chuàng )造技法、類(lèi)比創(chuàng )造技法、設問(wèn)創(chuàng )造技法、列舉創(chuàng )造技法和轉換創(chuàng )造技法等。教師應注重實(shí)驗教學(xué)的實(shí)施——突出科學(xué)方法、顯化創(chuàng )新技法，讓學(xué)生體驗創(chuàng )新活動(dòng)的樂(lè )趣，使他們從中培養創(chuàng )新精神，掌握好物理思想和方法，獲得創(chuàng )新技法。
三、注重實(shí)驗的創(chuàng )新設計，全面發(fā)揮實(shí)驗在培養學(xué)生創(chuàng )新能力方面的作用
對現有的實(shí)驗大膽創(chuàng )新已成為當前物理教學(xué)的共識。教師該從何種途徑引導學(xué)生對實(shí)驗進(jìn)行創(chuàng )新設計呢？根據應用實(shí)驗手段研究物理問(wèn)題時(shí)的基本過(guò)程，可歸納為如下幾種途徑：
1.通過(guò)改變實(shí)驗目的和要求進(jìn)行創(chuàng )新。教師可在原有實(shí)驗的基礎上，改變原有實(shí)驗的目的與要求，提出新實(shí)驗課題，要求學(xué)生利用原有的實(shí)驗器材（甚至可適當增減），對原有實(shí)驗進(jìn)行創(chuàng )新改進(jìn)，設計完成新實(shí)驗課題的實(shí)驗方案，從而培養學(xué)生改進(jìn)原實(shí)驗、設計新實(shí)驗的創(chuàng )新能力。
2.通過(guò)改變實(shí)驗原理和實(shí)驗方法進(jìn)行創(chuàng )新。每個(gè)實(shí)驗都是依據一定的理論提出來(lái)的，這個(gè)理論就是實(shí)驗原理。為達到同一實(shí)驗目的，可依據不同原理設計出不同的實(shí)驗方案，因此可以通過(guò)改變原有實(shí)驗的原理或實(shí)驗過(guò)程中使用的具體方法進(jìn)行創(chuàng )新，依據新的實(shí)驗原理、實(shí)驗方法提出新的實(shí)驗方案。
3.通過(guò)改變實(shí)驗器材進(jìn)行創(chuàng )新。這種創(chuàng )新情形需改變原有實(shí)驗的使用器材（包括測量對象），提出了在新的實(shí)驗器材基礎上測量原有的物理量或新的物理量的新實(shí)驗課題。一般學(xué)生應用原有的實(shí)驗理論和方法無(wú)法解答新的實(shí)驗課題，必須重新設計實(shí)驗方案或實(shí)驗步驟，這些都要求學(xué)生創(chuàng )造性地提出解決方法。
4.通過(guò)增設或改變實(shí)驗情境進(jìn)行創(chuàng )新。教師可以創(chuàng )設一種新的實(shí)驗情境和應用情境來(lái)改變原來(lái)的實(shí)驗，要求學(xué)生運用學(xué)過(guò)的實(shí)驗理論、方法及實(shí)驗技術(shù)來(lái)設計新實(shí)驗課題的新方案，處理新數據，解決新的實(shí)際應用問(wèn)題，從而培養學(xué)生把所學(xué)的實(shí)驗理論、方法和實(shí)驗技術(shù)移植應用于新領(lǐng)域的創(chuàng )新能力。
5.通過(guò)改變觀(guān)察的感覺(jué)手段進(jìn)行創(chuàng )新。物理科學(xué)離不開(kāi)觀(guān)察，觀(guān)察就是調動(dòng)人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感觀(guān)系統與物理現象、規律或本質(zhì)發(fā)生作用，以獲得感性材料。不同的感觀(guān)手段會(huì )使人對同一物理現象產(chǎn)生不同程度的認識，因此，實(shí)驗創(chuàng )新時(shí)可根據其特點(diǎn)，改變觀(guān)察實(shí)驗的感受器官，以達到更深刻的感性認識。
6.通過(guò)改變數據的處理要求進(jìn)行創(chuàng )新。數據處理是實(shí)驗研究的一個(gè)重要環(huán)節，必須注意“不因數據處理而增加實(shí)驗誤差，并盡量通過(guò)數據處理減少隨機誤差”。因此，為有效地減小誤差，應盡可能用圖像法來(lái)代替公式法處理數據。
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