物理实验中创新思维的培养

物理实验中创新思维的培养梁华威海十中威海市初中物理教学参评论文1物理实验中创新思维的培养实验是人类有目的的研究活动，实验过程是学生主体积极的观察、思考和探索过程。因此实验教学向来是和学生思维活动密不可分的。通过实验教学培养学生创新思维，也正体现了让学生参与知识的形成过程，是改变重结果教学为既重结果、又重知识的形成过程教育的有效途径。要使物理实验真正成为一项有目的的研究活动，关键在于要让学生“手脑并用，动思结合”，使学生知道“看什么，怎么看；想什么，怎么想；做什么，怎么做”。笔者据多年的实践，认为可通过以下几个环节来培养学生的创新思维：一、改进演示实验物理实验教学中，教师要引导学生的思维方式由模仿向支持己见过渡，使其思维方式首先转向“自我思维”，即摆脱习惯性思维，从固定的圈子里走出来，形成自己的思维；继而转向“怀疑思维”，即敢于对人们司空见惯的事物提出怀疑的思维；最后转向“进取思维”，即力破陈旧，锐意进取，勇于创新。如进行大气压实验教学时，按教材的顺序是：在水杯中装满水，然后用一适当厚的纸将杯口盖住，当水杯倒置后该纸不会掉下，水也不会流出。这个实验简单易行，一做就成，且效果明显。但学生对这一现象很难接受，容易产生怀疑心理，认为是水把纸“粘”住了。怎样才能改变学生认识并使其确信大气压的存在呢？此时教师可启发学生，改变传统的思维程序，摆脱教材的束缚，改进实验的演示方法，将实验中的水杯底部开个小孔（水杯可用塑料杯）。演示时，先用手指按住小孔，实验结果和前述相同。但当放开手指，纸片随即落下。这一实验过程，使学生产生的知觉具有可信性、完整性、鲜明性和深刻性。2二、精心创设问题情境教学过程是一个不断发现问题、分析问题、解决问题的动态变化过程。学生的创新思维往往是由遇到要解决的问题引发的。因此，精心创设问题情境是培养学生创新思维的主要途径之一。例如：在做“伏安法测电阻”实验中，要测一段导体的电阻需用电压表和电流表，那么，实验中如何减小误差呢？学生马上想到“多次测量取平均值”的方法。接着师又问：怎样才能多次测量？于是学生知道电路中还需一个改变电流的滑动变阻器。教师通过层层设问，让学生把实验器材选出。然后设计出电路图开始实验，实验中出现了故障，也不要马上给学生排除，应引导学生分析并解决。实验完毕后，教师可适当将知识迁移继续设问：如何测一只小灯泡的电阻呢？学生会根据上述实验马上测出来。然后，教师再问：若实验中无电压表或无电流表，如何测导体的电阻呢？就这样，通过设疑使学生既掌握了知识，又培养了创新思维能力。再比如：学习大气压时，学生们在观察了当地的大气压后，提出了一个问题，“气压是由于大气受重力作用而形成的，那么各个地方的空气密度不同，大气压相同吗？”这个问题提的很好，教师应给予积极鼓励并做好引导，此时，教师不妨举一个例子来讲解，我们在给自行车打气时，活塞向下运动，气筒内的气体体积减小了，密度怎样了？显然这个问题学生都知道，“当然增大”，那么压强呢？进而再联想到大气压答案便水落石出了。此时教师不要停下来，进而提出新问题：“为什么登山运动员上山要带高压锅呢？”这样就把压强和沸点联系起来了。这个实验我们不能在课堂上做，但我们能不能自己利用实验室中的器材，设计一个实验证明这一观点呢？学生讨论后，设计实验思路，比一比看谁设计得最好。这样，通过层层设疑，不但使学生得出了正确结论，更重要的是，通过这种探究性学习，培养了学生积极的探索精神，3创新思维能力也得以锻炼。三、让学生猜想实验结果教师在进行一些演示实验前，先要求学生对可能发生的现象或结果进行猜想，然后让学生各抒己见，再做实验。例如：做“研究焦耳定律”实验时，我们可以这样引导学生：“电流通过导体产生热量”这一现象中，热量是由电流产生的，电流是通过某导体而产生的，因此电流和导体将是产生热量的原因。由此学生猜想：电流产生热量的多少将会与电流的大小及导体自身的属性—电阻有关，此外还会与通电时间有关。最后教师对学生中普遍性的典型猜想予以归类分析，让不知所想的学生也从中受到启发，使每个学生都明确实验该做什么，注意什么，使实验成为目的性非常明确的操作过程。猜想是培养学生创新思维的基础。物理学家们正是对某些未曾发现的现象、未曾认知的领域大胆猜想，不断探索验证，才使物理规律显现出来。例如牛顿第一定律的获得；法拉第的电磁感应现象等都是通过类比联想而大胆猜想出来。同样，课堂教学缺少了猜想，我们的教学过程将变成非常简单的知识展现和输入过程，能力的发展和科学家素质的培养将无从落实。四、让学生设计实验方案让学生对同一实验目的设计不同的实验方案，再让学生分析每种方案的优劣，得出最佳方案。在实验设计活动中，学生的一些想法可能是不成熟的，片面的，甚至不可能的。对此教师不能简单的否定，可引导他们从可行性、科学性上对自己的设想进行讨论研究，有条件的话，还可以让学生亲手做一做，找出失败的原因。这样，对培养学生的创新思维能力是极有好处的。设计实验方案，首先要解决为什么这样做。尤其是实验过程的测量对象和实验工具的测量对象不是同一量时，就必须要运用转化和比较思维方法。转化是将无法直接测量的量通过等量关系4转化为可以测量的量，比较是一种同中求异或异中求同的思维过程。通过对两事物或现象的对比，或某一现象发生变化的前后情况进行比较，来揭示事物的本质。如：研究焦耳定律的实验中，由于热量无法直接由工具测出，这是需引导学生把电流产生热量的多少转化为同质量煤油体积膨胀的大小，并在控制变量的条件下，采用对比方式，认识电流热效应的定量关系。引导分析要研究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需保持电流和时间一定；若要研究热量与电流的关系，需保持电阻和时间一定；而要研究热量与时间的关系，需保持电流和电阻一定。如何设计实验呢？此处最好让学生自己设计实验方案，然后选出好的方案进行实验。有了转化和比较，才能自然地由实验现象得出结论，并且理解了实验结论。可见，如果把实验看作是产生现象或获取数据的手段，忽略了学生创新思维的培养，无疑是一大缺憾。五、让学生通过实验现象处理实验数据得出结论通过物理实验观察实验现象、获得实验数据后，进行分析、判断、概括、总结、归纳等思维加工过程，使之产生认识上的飞跃，获得结论。这是教学中培养学生总结归纳思维的重要途径。例如：牛顿第一定律的教学，关键在于实验后，通过实验现象的分析、比较，作出进一步的假设推理，从而实现认识上的飞跃，获得用实验方法无法直接验证的重要规律。实验本身和实验数据并非是实验的最终目的，对实验数据的处理是实验过程中必不可少的一个环节，物理量之间的内在关系就隐藏在数据里。数据处理的一般方法是：纵向或横向地观察比较数据，然后通过对数据的处理，概括出物理规律。例如：研究液体压强特点的实验中，我们测出如下数据：学生通过比较（1）、（2）、（3）次实验得出：同一深度，液体向各个方向的压强都相等。比较（1）、（4）、（5）次实验得出：液体的压强随深度的增加而增大。5当然，学生的素质不是一天两天就可以提高起来的，创新思维的培养也不是一朝一夕的事情，但我们只要时时处处注意培养，充分发挥实验的作用，就一定能把学生的创新思维能力提高上去。近几年来，我积极探索，努力改进教学方式，注重学生创新思维能力的培养，中考成绩一直位居前矛，受到领导的好评。我始终认为，任何形式任何性质的实验，都是和思维活动分不开的。通过实验过程培养学生创新思维，使知识的掌握、方法的运用和能力的形成结合在一起，应是我们物理教师在物理教学方面追求的最高境界。2004年4月深度（cm）膜的方向左右液面高度差cm13向上2.623向下2.633向侧面2.646向上5.459向上8.2