劉子林

物理實驗教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和科學素質(zhì)的重要實踐環(huán)節(jié)，也是全面貫徹黨的教育方針，落實科教興國戰(zhàn)略的有效途徑。如何在物理實驗教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力是本文主要探討的問題。

一、敏銳的觀察能力是創(chuàng)新的基礎(chǔ)

物理科學以實驗為基礎(chǔ)，但實驗的成功必須以正確的理論為指導，否則將導致實驗的失敗或儀器的損壞。因此在進行物理實驗之前，必須讓學生掌握好這方面的理論知識，只有在科學理論指導下，實驗才會成功。

要做好物理實驗，首先要學會觀察實驗。觀察是人們通過感覺器官或借助科學儀器對周圍存在的事物、現(xiàn)象、過程和人在自然存在條件下進行有目的、有計劃的感知和描述。觀察不等于看見，觀察力決定一個人的感知水平和深度。任何人的觀察能力都不是與生俱有的，只有通過長期的實踐，才能培養(yǎng)起來。學生觀察能力的培養(yǎng)不僅要靠自覺的實踐，更需要教師的引導、啟迪。培養(yǎng)觀察能力，首先要激發(fā)學生對觀察的熱情，這是獲得良好觀察結(jié)果和在觀察中有所發(fā)現(xiàn)的重要條件?？v觀歷史上諸多的科學家、發(fā)明家，無一不是通過積極主動的細心觀察，捕捉蛛絲馬跡而取得成功的。阿基米德通過觀察洗澡水溢出現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了浮力定律；伽利略通過觀察教堂屋頂上吊燈的擺動，發(fā)現(xiàn)了擺的等時性原理；牛頓通過觀察、分析蘋果落地現(xiàn)象而發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律；富蘭克林則通過觀察研究雷、閃電和云的形成過程，得出了雷電和摩擦帶電具有相同屬性的結(jié)論。

觀察的目的是探索和發(fā)現(xiàn)，是研究物理現(xiàn)象產(chǎn)生、變化的原因，從而達到對事物及其變化規(guī)律的深刻認識?，F(xiàn)在有些學生，進入實驗室的目的只是想得到一組實驗數(shù)據(jù)，以便寫實驗報告交作業(yè)，對實驗的重要性沒有深刻的認識，更談不上去探討實驗的目的、意義和作用。因此，在實驗教學中，教師要設(shè)法引導學生勤于思考、善于思考，將觀察和思考緊密結(jié)合，使觀察自然地成為分析問題和解決問題的先導。例如在研究物體的浮沉條件實驗中，先將一只雞蛋放入濃鹽水中，讓學生觀察雞蛋的漂浮狀態(tài)。然后緩緩倒入清水稀釋濃鹽水，隨著鹽水濃度的不斷降低，雖然雞蛋排開液體的體積逐漸增大，但卻由漂浮狀態(tài)慢慢變成懸浮狀態(tài)，并最終沉入杯底。通過觀察分析該實驗現(xiàn)象得出結(jié)論：浸在液體中物體的上浮和下沉，決定于它所受浮力和重力的合力。

針對實驗中遇到的問題，教師要引導學生進行討論，對實驗結(jié)果進行科學的分析，提出獨立見解，指出實驗方法、實驗儀器的缺點，并提出改進實驗的措施，以增強學生的自信心和進取心，從而把學生做好實驗的積極性和主動性充分調(diào)動起來。例如在凸透鏡成像實驗中用蠟燭作為物，由于燭焰的對稱性，倒立像的左右位置對調(diào)現(xiàn)象觀察不出來，使學生得到的知識不全面。若把蠟燭換成空心“1”字屏作為物，另用其他光源照亮該屏，則倒立像的左右位置對調(diào)現(xiàn)象一目了然。

二、學生自主實驗是創(chuàng)新的關(guān)鍵

在物理實驗教學中要大膽培養(yǎng)學生自主實驗的能力，在不違犯實驗規(guī)則和儀器操作要求的前提下，不要管得太細、卡得太死。實驗內(nèi)容要精講，提出目標和要求即可。應(yīng)重點介紹儀器使用注意事項，以充分發(fā)揮學生的主觀能動性。對于某一門課程的實驗，可以先對常用儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能、使用要求集中講解，然后進行操作練習。當學生對儀器有了一定的了解后，就要放心地讓他們自己動手去研究需要解決的問題。學生在進入實驗室前必須明確實驗的任務(wù)和要求是什么?要達到的目標是什么?教師在指導學生實驗操作時，發(fā)現(xiàn)問題要巧妙地予以糾正，不要直接指出應(yīng)該怎樣做，而是要啟發(fā)學生使其知道錯在什么地方，為什么會出錯，錯誤的操作會產(chǎn)生什么后果，讓學生自己領(lǐng)悟出怎樣做才是正確的。只有這樣開展實驗教學，才能有效地培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。

實驗室對學生開放，有利于學生在實驗里自主性學習，變被動為主動，使呆板的實驗內(nèi)容和方法變得生動活潑，激發(fā)學生對實驗的興趣。通過開放實驗室，把老師要求學生做實驗轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生自己想做實驗、自己需要做實驗、自己樂于做實驗。由于在開放實驗室里做實驗，沒有時間限制，實驗內(nèi)容學生自己選擇，實驗方法自己設(shè)計，具有很大的自主性，這更有利于學生按照自己的想法仔細觀察實驗現(xiàn)象和分析實驗過程中遇到的問題。如學生在研究折射光偏振現(xiàn)象時，觀察到折射光的偏振化程度不高。分析其原因是玻璃“片堆”層數(shù)太少，因為普通玻璃的厚度為3mm，限制了“片堆”層數(shù)的增加。同學們想到在做熱學實驗時曾觀察過“布朗運動”，所用的蓋玻片較薄，經(jīng)測量其厚度只有1mm。若用蓋玻片作為制做玻璃“片堆”的材料，在不增加玻璃“片堆”總厚度的情況下，其層數(shù)可增加兩倍，對提高折射光線的偏振化程度非常有利。實驗表明，用蓋玻片制作的玻璃“片堆”做折射光偏振實驗效果很好。

三、實事求是的科學態(tài)度是創(chuàng)新的靈魂

實事求是的科學態(tài)度是做好物理實驗的前提，是學好物理不可或缺的優(yōu)秀品質(zhì)，是創(chuàng)新的靈魂。在物理實驗教學中要特別注重學生科學態(tài)度的培養(yǎng)，使學生養(yǎng)成實事求是、一絲不茍、按規(guī)律辦事的作風。在實驗過程中要如實記錄實驗數(shù)據(jù)，堅決摒棄弄虛作假的做法，促使學生逐步養(yǎng)成崇尚真理、嚴謹踏實的學習態(tài)度，不斷提高自己的科學素質(zhì)。在利用牛頓環(huán)研究等厚干涉現(xiàn)象實驗時，需要使用讀數(shù)顯微鏡，記錄數(shù)據(jù)過程中要求微調(diào)輪單方向轉(zhuǎn)動，中途不得反轉(zhuǎn)方向。一旦操作失誤，前面測量的數(shù)據(jù)全部作廢，需要重新開始測量。個別學生認為反正老師看不見，倒轉(zhuǎn)了你也不知道，何必費事重測。當實驗結(jié)果與理論值相差較大時，需要認真分析誤差偏大的原因，絕對不能任意改動或拼湊實驗數(shù)據(jù)。一些學生認為這又不是搞科學研究，把數(shù)據(jù)修改一下就行了，何必如此認真呢?針對這種思想，實驗開始前要特別提示學生絕對不能欺騙自己，欺騙老師，在科學面前不能摻雜半點虛假。

四、通過探究性實驗提高學生的創(chuàng)新能力

探究性實驗也可以認為是開拓性或發(fā)揮性實驗，它是由教師提出要探究的在課本上沒有現(xiàn)成結(jié)論或沒有惟一答案的問題，讓學生通過實驗去探索、研究出自己的結(jié)論。教學中要突出學生的主體作用，盡可能地發(fā)揮其獨立自主學習的主觀能動性，在教師的指導下學生進行自行設(shè)計、獨立操作，將所學知識在實踐中靈活運用。在整個實驗的教學過程中，使學生對實驗的探索、研究及過程的確立、問題的解決，自始至終都進行科學有效的思考。讓學生充分開拓自己的思維，在一定的要求范圍內(nèi)以不同的方式，運用所掌握的知識，獨立地發(fā)現(xiàn)、探索、研究和解決實際問題。通過這樣的實驗過程，學生既鞏固了所學到的知識，又培養(yǎng)了基本技能和觀察問題、分析問題、解決問題的能力。因此，探究性實驗教學對學生創(chuàng)新能力的提高，有著極其重要的意義。例如在中學物理課本中有一個研究大氣壓強的“覆杯實驗”，一般教科書中都要求玻璃杯內(nèi)裝滿水，并用一塊薄玻璃板蓋在杯口?，F(xiàn)在讓學生探究在玻璃杯內(nèi)未裝滿水的情況下會出現(xiàn)什么結(jié)果?用硬紙片代替玻璃板會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?要求學生仔細觀察實驗現(xiàn)象，并根據(jù)實驗結(jié)果進行定性或定量的理論分析。該實驗需要的材料易得，操作簡便，但卻包含了大氣壓強、氣體定律、表面張力、重力、液體性質(zhì)等許多物理知識，需要學生綜合利用物理知識去創(chuàng)造性地解決問題。

探究式實驗過程涉及的相關(guān)因素較多，原理、方法、操作每一環(huán)節(jié)都要高度重視，稍有疏忽就有可能導致實驗的失敗。有些學生一旦發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果和預期值不一致，往往歸咎于實驗儀器或其他客觀條件，而不去尋找個人因素。有的學生在實驗中遇到挫折就怨天尤人，甚至半途而廢。教師應(yīng)有意識地通過一些物理學家事跡的介紹，對學生進行科學態(tài)度、科學探索精神的教育，使學生深刻認識到科學實驗的復雜性和艱難性，從而起到豐富學生思想情感、磨煉人格意志、培養(yǎng)嚴謹學習態(tài)度的作用。使物理學家的創(chuàng)造性思維在教學中得以提煉再現(xiàn)，對物理學家分析處理問題的方法思路有所領(lǐng)悟，進而不斷提高學生的創(chuàng)新能力。

培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，是21世紀對人才的需求，這不僅關(guān)系到學生以后如何在社會上生存和發(fā)展，更關(guān)系到一個國家的興旺發(fā)達。因此我們必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育觀念，完成從培養(yǎng)“知識型”人才到培養(yǎng)“智慧型”、“創(chuàng)新型”人才的轉(zhuǎn)變。通過物理實驗教學這一載體，切實做好學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)工作，為社會培養(yǎng)出大批符合時代要求的合格人才。

責任編輯孫海燕