如何在物理实验教学中培养学生的创新能力

    “创新是一个民族的灵魂”，在全面实施素质教育的今天，人的最重要的素质是创新能力。物理教学中培养学生的创新能力是实施素质教育的重要内容。学生有强烈的好奇心，求知欲望强烈，可塑性很强，我们应该充分意识到这一点，并正确的引导。物理学从本质上说是一门实验科学，物理规律的发现和物理理论的建立都必须以物理实验为基础，并受到实验的检验。因此要加强实验教学，应注意不断激励学生通过观察、比较、实验、归纳、类比等探索手段提出种种假设和猜想发展他们的创新意识，培养创新能力。在初中物理实验教学中应如何培养学生的创新能力呢？我做了如下探索：

（一）变演示实验为探索性实验，培养学生的创新能力

在实验中突出探索性方法的培养。以前的课堂演示实验，一般以教师为主体，学生仅仅是旁观者，没有直接参与，不利于创新能力的培养。如果将演示实验改为探索性实验，让学生充分的动脑、动手、动口，发挥学生的主体作用，就能有利于学生创造思维的激发。物理教学常用的演示实验有实验归纳法和实验验证法。在教学中，应有意识地安排这两种方法加强探索训练。例如，在总电阻教学中，就可进行这两种方法的训练。（1）应用实验归纳法探索电阻串联。首先，教师要求学生根据欧姆定律设计一个电路，测定各个电阻的阻值，然后由学生进行实验，并从实验中归纳出R串＝R1＋R2的结论。接着，教师根据串联电路中电流电压的特点和欧姆定律，从理论上加以推导，也得出同样的结果。这样，在获得关于串联总电阻与分电阻关系的知识的同时，学生学习到自己设计电路、总结规律、从理论上论证的初步方法，即实验归纳法。同时也培养了探索精神。（2）应用实验验证法探索电阻并联。在并联电路的探索中，先由教师从理论上推导出1／R并＝1／R1＋1／R2的关系，接着由学生自己设计电路操作实验，然后验证这一关系。最后，由教师进行总结，联系电阻与导体截面积的关系对并联作出解释。这样，在获得关于并联电阻知识的同时，学生学习了实验验证法。

(二）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               

问题意识是思维能力的动力，是创新能力形成的基石。强化学生的问题意识是培养学生创新精神的起源，也是培养学生创新能力的核心。在物理实验教学中，除了正常的演示与分组实验外，要加强学生的实践活动，让学生在操作材料的过程中发现问题。爱因斯坦把科学定义为“具有探究意义的经历”。可见，实践操作在学生认识知识与创新能力形成过程中的作用。

     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。

如《摩擦力》一课，为学生准备了小车，磁块、圆棍、抹布、测力计等材料，让学生设计减少摩擦力的实验，学生在实验中发现用测力计拉动没有车厢的车轮，在光滑的桌面上滚动时摩擦力最小。这一实验，学生综合运用了正压力、摩擦方式、摩擦系数等知识，减少摩擦力的方法是学生在边操作边思考中总结出来的。又如，研究声音的高低与车轮转速之间的关系时，学生不仅发现声音的高低与车轮转速快慢有关，还与纸片厚薄，纸片插入车轮的多少等有关系。转速快，纸片厚，插入少，声音高，发现了音调与振动频率之间的关系，还发现了声音的强弱与振幅的关系。如果不让学生亲自动手，就没有这么多的发现。此外，在学生的模型制作、游戏、调查小组实验活动中，也可以发展创造性活动，鼓励学生创新。

（三）.利用设计性实验培养学生的创新思维

我们知道设计性实验是根据实验要求理解实验原理，编写实验步骤，设计实验表格，正确选用仪器和器材，并进行实验操作得出正确实验结果的一种实验形式。一个成功的实验，其设计思想总包含着对已有知识的灵活应用和创造性的科学构思。通过领会前人的实验设计思想。体验科学家所经历的探索过程，可以获得一条培养创新能力的有效途径。

在利用设计性实验教学过程中首先应该遵循“问题实验”的教学原则，教师要在激发学生创新意识的基础上，加强培养学生发现、提出和解决问题的能力，使学生逐渐养成独立获取知识和创造性地运用知识的习惯。通过让学生设计多种实验方案，培养求异的发散思维；通过让学生概括、判断和总结各种方案的优劣培养求同的集中思维。而发散思维、集中思维是培养学生创新思维的重要环节。其次要按照设计性实验的内容培养学生的创新思维。设计性实验的内容可以分为以下三类：①测量某一物理量的课题。如“测平均速度”的课题，给学生斜面、小车（或小球）、刻度尺、手表（或停表）、金属片等，由学生设计出实验装置、实验原理、注意事项、实验结论等内容。此类实验便于结合实际，促进学生把基础知识转化为能力。②探讨研究和应用的课题。例如学习了“动量守恒”，要求学生利用一根弹性很好的竹片，几根绳，两个带孔的小球，一把刻度尺，在一个较光滑的桌面上粗略研究动量守恒定律，这个实验要求利用细线和刻度尺通过杠杆原理测出质量比，利用两小球离开桌面后平抛运动的水平距离测出水平速度之比。两个小球事先用一根线拴好，动量守恒和杠杆原理等知识。同时，在思维上不能局限于桌面，还要利用桌子的高度等，这些都有益于训练学生的思维，开拓他们的思路，从而提高他们创新思维。③研究测量方法的课题。例如在伏安法测电阻后，我们提出：“一位无线电修理工手边有最大阻值为50Ω的滑动变阻器R0和未知电阻RX各一只，除用伏安法测量RX外还有哪些方法能测出它的大小（器材自选）？”这样的研究课题，让学生根据课题要求，设计出多种测量方法。这类实验可使学生学习和掌握一些实验中经常用到的测量方法，可培养学生的思维的变通能力，也就是培养了学生的创新思维。

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