例談物理實驗教學中創新能力的培養

江蘇省泰州中學     殷紹燕    

        一、 問題的提出

        1、 創新能力的概念

創新——指人類為了滿足自身的需要，不斷拓展對客觀世界、自身任職與行為過程和結果的活動。創新能力——指人在順利完成以原由知識經驗為基礎的創建新事物活動中表現出來的潛在心理品質。創新的能力有一部分是來自于不斷發問的能力和堅持不懈的精神；創新能力在一定的知識積累的基礎上，可以訓練出來、啟發出來，甚至可以“逼”出來。

         2、 新課程改革的需要

江澤民同志說：創新是一個民族的靈魂,是一個國家興旺發達的不竭動力，新世紀創新型人才必須具備的一個重要條件就是創新能力，因而創新能力的培養應該是新時期教育的亮點所在，也是當下教育工作者致力教育教學改革與探究的一個重大課題。

         3、 我校學生創新意識缺乏、創新能力急需提高

 在前三屆中國尚德杯創意大賽中，我校學生獲得的成績雖然是節節上升，但從參與人數以及積極性來看：在我們老師的大力動員之后，僅有10名左右的高一學生參與并獲獎了；再看平時的教學中，若教材或教參中有些有爭議的內容請同學們討論，大家往往是不敢對教材教參質疑，或等待老師說結果；另外， 2009年11月，我校請羅凡華老師對我校學生上了一節發明課，課堂上點燃了學生創新的欲望，（因為我校將在2010年7月承辦第四屆尚德杯創意大賽，羅老師答應給我們東道主一些優惠與幫助），然而在學生們兩千多份的創意設計圖中發現很多無任何的新穎性，極少的又“過度追求新穎’而不實用，經過修正能指望獲得專利的只有10份左右。顯然，目前我校學生的創新能力不高，為適應新課改的需要，急需提高我校學生的創新意識與創新能力。

    基于上述情況，筆者想到物理課程中的物理實驗可以很好地挖掘和提高學生的創新能力，所以在平時實驗教學中多加關注了學生的創新能力培養。

       二、 案例分析

        1、 探究加速度與合力、質量之間的關系

《探究加速度與合力、質量之間的關系》實驗前，我沒有直接告訴學生用什么實驗裝置怎么操作，而是在學生知道變量控制的基礎之上，從“加速度、合力、質量三個物理量怎么測量？”這一問題開始啟發學生思考，大家很快發現加速度、合力和質量在現有水平都比較容易，加速度用計時器打出的紙帶可以算出，質量用天平方便測出，合力用彈簧秤測量，所以很快都能提出這樣的方案：用彈簧秤直接拉著小車（后面拖著紙帶）在桌面上勻加速運動。這時對于大家的想法，我并不立即加以否定，而是請他們具體說出怎么操作、同時積極開動腦筋、互相質疑。一定時間后終于有學生提出：“本實驗的研究對象做勻變速運動，用彈簧秤直接拉著讀數不可”。還有學生提出：“實驗中要測得的是合力，而本方案中彈簧秤讀出的是小車受到的拉力，還有摩擦力要考慮。”發現問題后我及時加以肯定與表揚，繼續問：“怎么改進？”又一段時間的討論與探究后，學生們提出了很多方案，這時我并不追求答案的唯一，而是引導他們自己一一分析方案的優缺點。如：有同學提出，摩擦力問題好解決：事先用以前知識測量一下摩擦力大小，做實驗時將它減去。及時評價：“不錯，準確可是繁瑣，不太適合用一節課完成的學生實驗，能否再想想。”進而補充“能否在實驗中就把摩擦力減去或者平衡掉？”最后引導學生想到“適當傾斜的斜面可以平衡摩擦力”。至于彈簧秤問題學生能想到換用砝碼（知道重量）即可，關于砝碼質量要遠小于小車質量這一條件暫時先告之。

         2、 研究平拋運動

    《研究平拋運動》實驗我并沒有直接將平拋儀拿出，介紹給學生，讓他們學會使用。而是在實驗前，先從實驗的兩個目的開始啟發學生思考：為達到這樣的目的，你可以設計怎樣的實驗？學生立即七嘴八舌開了，“拍頻閃照片”“粘上顏色墨水的小球，讓它平拋，在其軌道平面放一個白色硬紙板，自然會留下運動軌跡。”我說：“太好了！各有各的辦法。”那我們來互相評價一下別人的方案，到底怎樣的方案既方便具有可操作性，又不失科學性。提醒：“大家要拿出挑剔的眼光來分析別人的方案，這樣才有利于其改進。”于是一個個疑問出來了，“頻閃照相，我們有多少這樣的器材？”“小球在紙上滾出軌跡時，必然與紙之間有摩擦，不符合平拋的定義。”在此基礎之上共同思考改進方案。我順理提出：觀察描點法。到此已經靠上了教材（教科版）。下面就是能否保證每一次小球的初速度都一樣呢？經過一番談論，大家統一了意見：“讓小球每一次都從同一點自由釋放。”最后我話峰一轉：“煩啊，觀察的要準確并不容易啊！你們能否再發揮自己的想象，如何能使小球經過某一點時自動記錄下該點呢？”學生一下子蒙了。一會兒后我拿出了我校的平拋儀（J2154型平拋運動實驗器），學生很是驚嘆：妙！我順勢說：發明這個平拋儀的人一定是在使用中發現了不便（問題），開動腦筋想法改進，或許這中間經歷了若干次試驗，最終制成了現在這個儀器。其實只要大家平時在學習生活中使用前人的成就時不是都順從、都滿足、而是多質疑，努力發現一些問題，然后盡其一切力量想辦法改進，哪怕只是一個改進，那也算是一個發明啊。如：學生發明的新型尺——學生多用作圖器，專利號：200920092853.7。這樣聯系一下生活，進一步激發了學生內心的創新意識，也通過這個例子介紹了創新的方法，提升了學生的創新能力。

以上兩例中筆者都是讓學生自己互相質疑發現問題，層層分析解決問題，經過這樣的過程，學生的思維能力、創新能力都得到了較好的鍛煉與提高。

    三、   培養創新能力的方法總結：

    1、互相質疑，喚起創新意識

 學生在對某種感興趣的問題產生疑問并急于知道其中的答案時，很容易喚起創新意識。如：在上述兩例中，當學生初步提出實驗方案后，筆者都沒有直接加以評價，而是啟發學生之間互相質疑、不斷發問，喚起了學生的創新意識，并通過質疑、討論、探究最終解決了問題——制定出較為合理的學生實驗方案。

    2、扶放結合：鍛煉創新意志

如果教師先“扶”著學生去探索知識，然后在掌握原有知識的基礎上，“放”手讓學生去摸索，教師只在必要時作適當的引導，則不但會使學生的學習方式更靈活，還會讓學生在探索中實現質的飛躍，以達創新能力的培養。

    3、改進評價，營造創新環境

 在課堂教學中，及時的鼓勵性評價可以為學生的創新思維營造一個較為寬松的環境。上述例子中當學生提出不成熟方案時我并不立即否定，而是鼓勵其說出道理，促使其主動積極全面思考問題，而后自己發現問題；另外改進評價方法還要求教師不管任何時候對學生的考核及評價都必須注重學生綜合能力和創新性分析解決問題能力的考核，側重靈活性、綜合性和創新性，不能追求答案的惟一性，如《探究加速度與合力、質量之間的關系》的實驗方案也可以用兩輛小車同時控制與對比，見教育科學出版社《高中物理必修1》P76圖3-2-4。

    4、聯系生活，提升創新能力

     新課改的一個基本理念就是教育要面向生活，拉近科學與生活之間的距離，實現書本知識與生活知識的融通。學生在能夠深刻感悟所學知識的生活意義和價值時，就會產生追求科學的內在動力；在學習前人努力創新推動人類文明進步時，就會激發并提高自身潛在的創新能力。所以在《研究平拋運動》實驗方案確定后，我拿出了平拋儀（J2154型平拋運動實驗器）和新型學生尺學生多用作圖器，專利號：200920092853.7 ，指導學生在以后的學習與生活中如何去學習前人創新發明。

    四、  啟示與建議

 作為一線教師，我們要充分挖掘學科內容，在平時的教學中注意解放學生、發揮其潛在能力，要在課堂上促進學、思、疑、問、悟的有機結合，讓學生互相質疑，留足思維的空間，啟發學生多思，培養學生創新思維能力。