林慶峰

實驗是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是自然科學(xué)研究的重要方法，是培養(yǎng)學(xué)生觀察、動手、思維能力的重要手段?？疾閷W(xué)生創(chuàng)新意識的實踐能力是高考的指導(dǎo)思想。學(xué)生在實驗中，要明確實驗?zāi)康?，正確理解實驗原理，設(shè)計實驗方案，安裝、調(diào)整和熟練操作實驗儀器，認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象，對測量和記錄實驗數(shù)據(jù)，深入分析實驗結(jié)果，這些使基礎(chǔ)知識得到鞏固。且觀察能力、操作能力和思維能力都會提高，使學(xué)生的創(chuàng)造能力得到發(fā)展。

一、在實驗教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

1、重視實驗方法教學(xué)，比較總結(jié)，易于培養(yǎng)創(chuàng)造性思維

通過多積累、多比較、多總結(jié)，掌握實驗方法，理解各種方法的內(nèi)在聯(lián)系，并在理解的基礎(chǔ)上對這些方法加以靈活運(yùn)用。學(xué)會用同一種方法解決不同實驗中的相同問題或用不同方法解決同一個實驗。通過舉一反三的訓(xùn)練。能有效地提高我們的實驗?zāi)芰蛯嶒灱寄?。如“放大法”，高一《彈力》這課中“顯示微小形變”的實驗中，巧妙在一個大玻璃瓶中插入細(xì)管，將不易觀察的微小形變，顯示出來。長度測量中所使用的螺旋測微器：固定刻度上前進(jìn)(或后退)0.5毫米，對應(yīng)可動刻度上有50個等分，實際上是對長度機(jī)械放大。電流表、電壓表是利用一根較長的指針把通過電后線圈的偏轉(zhuǎn)角顯示出來。在《卡文迪許扭實驗》中，其測定萬有引力恒量更加巧妙地將引力對T形架的扭轉(zhuǎn)力矩與石英絲由于彈性形變產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)移到利用平面鏡反射光刻度尺上移動的距離，間接地達(dá)到了無法達(dá)到的目的。通過講解使學(xué)生明白如何進(jìn)行微小量測量，尤其幾種實例集中在一起，學(xué)生易于總結(jié)比較，掌握這種方法，為今后設(shè)計實驗。解決疑難問題打下良好基礎(chǔ)。

2、實驗與相關(guān)知識的聯(lián)系

實驗內(nèi)容本身就是物理學(xué)習(xí)中的重要內(nèi)容，實驗所用的原理、方法是與所學(xué)理論知識相互之間存在著聯(lián)系。如憑“空”生電：準(zhǔn)備電線(最好是多股芯線)50m左右、靈敏電流表一只(300uA左右)。把電線成周長5m左右的圈，一根線的兩股可并聯(lián)也可串聯(lián)，接上靈敏電流表，組成閉合電路。兩人握住導(dǎo)線兩頭用力甩導(dǎo)線，會發(fā)現(xiàn)靈敏電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即導(dǎo)線中產(chǎn)生了電流。難道憑空甩幾下導(dǎo)線，電流就會“無”中生有嗎?原因是地球有磁場，甩動導(dǎo)線實際上是在切割地球磁場的磁感線，從而在電線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。航天上有系繩衛(wèi)星是航天科學(xué)家們受風(fēng)箏啟發(fā)而發(fā)明的。繩系衛(wèi)星可以發(fā)電。當(dāng)航天飛機(jī)攜帶著繩系衛(wèi)星在空中飛行時。由導(dǎo)電材料制成的繩系衛(wèi)星的系繩，在繞地球運(yùn)動時切割地球磁力線，它就成為一臺發(fā)電機(jī)，可以向繩系衛(wèi)星和牽引它的航天器供電。在這種情況下，據(jù)研究。每1000m長的系繩，可產(chǎn)生200V左右的電壓，若系繩為50km長，則可產(chǎn)生7.4kV電壓，5A的電流，32kW的功率。因此，若用它來為各種航天器供電，要比目前廣泛采用的太陽能電池板來得簡單且經(jīng)濟(jì)。1992和1996年，意大利研制的繩系衛(wèi)星，兩次由美國航天飛機(jī)攜帶，在太空進(jìn)行試驗。第一次由于繩索纏繞，只釋放到250m，為原計劃20km的1／78，但它產(chǎn)生了40V的電壓及1.5的毫安的電流，第二次釋放到19.3km，產(chǎn)生了3000V電壓。所以，這樣逐步引導(dǎo)學(xué)生要注意將實驗與相關(guān)知識相聯(lián)接系。有利于形成完整的知識結(jié)構(gòu)，有利于實踐能力培養(yǎng)、創(chuàng)新意識的發(fā)展。也符合現(xiàn)在從生活走向物理，從物理走向社會的教學(xué)理念。

二、通過探究式實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

物理實驗作為物理教學(xué)中的重要組成部分同時也是物理科學(xué)探究的重要思想和方法，新課程要求重視物理實驗，加強(qiáng)實驗的創(chuàng)新。如在“自然現(xiàn)象”教學(xué)中，讓學(xué)生做斷電自感實驗，當(dāng)斷開電鍵時，實驗學(xué)生一起跳與尖叫，有“觸電”的感覺，會引發(fā)學(xué)生極大興趣，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，探究為什么會這樣。從高考物理實驗試題的考查來看，特別重視讓學(xué)生能利用已學(xué)知識、原理和方法在題設(shè)的條件和情境下，按照題設(shè)的要求設(shè)計出實驗方案，選擇實驗器材、安排實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理方法及實驗誤差分析。對于實驗的設(shè)計，首先要重視用已學(xué)過和掌握的實驗?zāi)Ｐ?、方法來類比分析并設(shè)計實驗。探索性實驗教學(xué)較課堂教學(xué)有廣闊的活動空間和思維空間?？梢约ぐl(fā)和滿足不同層次學(xué)生的探索與創(chuàng)新欲望。學(xué)生在自己“探索”物理規(guī)律的實驗過程中可以把動手和動腦結(jié)合起來，鍛煉的培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力。如測電阻：

探究1：若現(xiàn)在只提供一只安培表和一個電阻箱，那又如何測電阻呢?(如圖1)

探究2：如果只提供一個伏特表和一個變阻箱，那又如何測電阻呢?(如圖2)

探究3：若提供的電流表(電壓電)讀數(shù)不準(zhǔn)確，但能用指針偏轉(zhuǎn)的大小來表示流過電阻的電流大小，是否可以測未知電阻?(使兩次指針偏轉(zhuǎn)角度一樣，電阻箱的示數(shù)即為待測電阻的阻值)

再如要測量電壓表的內(nèi)阻，這樣的實驗如何設(shè)計?如果我們聯(lián)想到教材中有半偏法測電流表內(nèi)阻的實驗?zāi)Ｐ?，就可以根?jù)這個實驗的原理和方法，類比分析用半偏法測量電壓表的內(nèi)阻(如圖3)。這兩個實驗雖然都是用同一方法，但實驗原理和實驗電路完全不同，減少實驗誤差的原理也不同。這就要求設(shè)計者有自己的思想和解決問題的方法。其次要用猜想、假設(shè)的方法設(shè)計實驗。然后再對這幾種方案進(jìn)行整理、總結(jié)，從中找出最佳方案來設(shè)計實驗。

三、加強(qiáng)隨堂性的實驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

教師的創(chuàng)造性是學(xué)生創(chuàng)造性的源泉，隨堂性實驗是教師提出問題，讓學(xué)生自己動手實踐，探索問題發(fā)生的原因。從而得到結(jié)論的方式。這種方式有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力、實際操作的能力和創(chuàng)新的能力，教師應(yīng)盡可能的將演示實驗改成邊教邊實驗的形式。例如在“光的直線傳播”中，教師將激光筆往白墻上照，問“看到亮點(diǎn)了嗎?”，學(xué)生答：“看見了”；接著問“看見光的路徑了嗎?”。學(xué)生答“看不見”：“如何看見?”，引發(fā)學(xué)生設(shè)法顯示空氣中的光路，如林中的陽光，城市夜景旋轉(zhuǎn)的激光柱，接著用空氣清新劑沿光直線傳播方向噴幾下，學(xué)生高興地喊：“看見了，光是沿直結(jié)傳播”。這與1927年諾貝爾獎威爾遜云室的實驗思路類似。再如，對于摩擦起電現(xiàn)象，教師可讓每個學(xué)生都用塑料圓珠筆在頭發(fā)上摩擦幾下，然后吸引碎紙屑；在講慣性時，可讓每個學(xué)生將鋼筆帽放在紙條上。然后看誰抽出紙條時還能保持筆帽不倒。學(xué)生們邊實驗邊觀察，加深了對知識的理解。加上教師有針對性的提出問題，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使他們養(yǎng)成動手、動口、動腦的好習(xí)慣。不是只讓學(xué)生的注意力停留在使他們感興趣的現(xiàn)象和事物上，而是引導(dǎo)他們逐步深入、擴(kuò)散思維，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，有利于調(diào)動了學(xué)生實驗的積極性，開拓了學(xué)生的創(chuàng)新視野。

四、利用計算機(jī)模擬，輔助實驗培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

計算機(jī)動態(tài)模擬，使物理現(xiàn)象和過程直觀、形象、真實地展現(xiàn)在學(xué)生面前，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)物理教學(xué)手段受環(huán)境器材或其它人為條件限制的不足，從而提高物理教學(xué)效果。同時，為學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力訓(xùn)練，起著至關(guān)重要的作用。例如，用計算機(jī)可以展現(xiàn)宏觀或微觀世界，生動地模擬行星運(yùn)動、布朗運(yùn)動等。比如一些涉及微觀世界的實驗：a粒子散射實驗、原子核衰變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)等。在中學(xué)物理中的一些光學(xué)實驗可見度差，比如雙縫干涉實驗，光的衍射實驗和光譜分析等，必須在暗室中進(jìn)行，學(xué)生對這些現(xiàn)象印象也不深刻。若用計算機(jī)來模擬這些實驗，則無須在暗室中就清楚地展示在同學(xué)們面前。用計算機(jī)還可很方便地擴(kuò)大實驗的內(nèi)涵和外延，展現(xiàn)一些實驗的原理在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用，讓學(xué)生初步涉獵到一些物理知識的前沿問題。這對于開闊學(xué)生視角，活化他們的知識有著重要的意義。

在挖掘教材的基礎(chǔ)上、精心設(shè)計有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)切入點(diǎn)，如教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)、演示實驗，以激發(fā)學(xué)生的求知和創(chuàng)新欲望。在教學(xué)中可以利用新舊知識間的聯(lián)系提出需要解決的問題。引導(dǎo)學(xué)生在運(yùn)用知識的探索過程中有所“創(chuàng)新”地解決問題，重視把實驗內(nèi)容和生活的實際問題聯(lián)系起來。使創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和物理知識的學(xué)習(xí)緊密結(jié)合。