浅谈物理实验对培养学生创造能力的作用

浅谈物理实验对培养学生创造能力的作用

赵业俊

自50年代中叶以来，不论是发达国家还是发展中国家，在制定本国教育战略的时候，都把培养年轻一代的创造力作为国民教育的首要任务。美国颁布的教育目标法中就增加培养学生创造力的内容。日本提出把培养孩子们的生存能力作为教育的根本出发点，而在未来社会中生存能力的核心是创造能力。韩国在“国家生存战略”中要求：“中小学实行由以致设计以为主的教育向以培养创造力为众多的教育转移。”日本心理学家恩田彰说：“创造就是把已知的材料重新组合，产生出新的事物或思想。”“创造能力就是把具有新价值的东西创造出来的能力。”

现在我国教育改革的方向是克服“应试教育”的消极影响，积极走上“素质教育”的轨迹，实施创造性教学可以为我国的教学改革注入新的活力，加速其现代化进程。创造性教学就是教师运用适当的教学策略，激发学生创造动机，发挥学生创造性的潜能，促进学生形成创造行为和创造性产品并培养学生创造性人格的教学活动。

初中物理是一门以观察实验为基础的学科，物理规律的发现和物理理论的建立都必须以严格的物理实验为基础，并受到实验的检验。因此在物理教学中，尤其是在实验教学中，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就显的尤为重要。实验在物理教学中的地位和实验本身的特点，决定了它在物理教学中能起到重要的作用。实验以直观具体、形象生动的教学形式，符合中学生的心理特点和认知规律。利用新奇有趣的实验可以在激发学生学习兴趣的同时，培育学生的观察能力。实验增加了学生动手的机会，增加了学生的学习主动性，具有动力功能。学生通过自己亲手做实验，能体会到“发现”和“获得成功”的快乐。在实验中，同学之间需要配合、讨论、争议、融合，因此可以锻炼学生的勇气、信心、意志，培养学生的合作精神等。总之是其他物理教学手段很难具备的。所以在进一步深化教育改革的今天，教师应该结合创新教育的精神，在物理教学中加强对学生创造能力的培养。当然创造能力的培养需要一个循序渐进的过程，不可能一蹴而就，因此探讨在初中物理实验教学中如何培养学生的创造能力是有必要的。

一、物理实验的几种主要形式

物理实验可以在集中的时间内，让学生去体验、感受和分析一部分物理现象和规律。物理实验是从感性到理性的认识过程，是从具体到抽象、从简单到复杂的思维形成过程，符合学生的身心特点和认识过程。物理实验既是物理教学的重要基础，又是物理的重要内容、方法和手段。利用实验创设出较真实的、突出主体的物理环境，使学生有效地掌握物理基础知识。物理实验是经过精心设计的，所观察事件的发展都在设定的物理环境中，不易受到外界干扰。学生在这种环境中，通过观察、测量，获得直观的感性知识，通过简捷的思维活动建立概念、总结规律，掌握物理基础知识，使认识的效率得到提高。根据实验形式和目的的不同，中学物理实验通常有以下四种形式：

1.演示实验

由教师在课堂上结合教学内容进行，学生主要是观看教师的操作，观察实验现象，用脑进行思考。此类实验应当确保成功，简易方便，视度要尽量大（可借助媒体），现象要清楚。在实验进行中要注意讲解配合，引导学生观察，启发学生归纳推理。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，从而有利于学生创造性思维的激发。

2.边教边实验

教师一边讲解新课，一边组织学生自己动手做有关的实验。这种方式不仅要考虑实验内容，又要考虑与讲解内容相配合；还要估计课堂上可能出现的各种情况，并及时解决，教师需有较强的应变能力。这种方式能使学生听、视、动、思同时激发，但需要的器材也比较多，可以因陋就简，发动学生用生活用品或自制教具。这种实验教学方式已越来越受到重视，许多教师把原本的演示实验都改成了边教边实验的形式。

3.学生分组实验

学生在实验室中，用几乎一节课的时间自己动手完成预定的实验任务，教师在课堂上巡回指导。学生通过实验学习基本仪器的使用，学习基本的测量、观察技能，并尝试处理实验数据，进行误差分析，独立写出实验报告，使实验能力得到全面培养。对于学生分组实验，我们在帮助学生掌握实验原理的基础上，允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行实验。在实验中，学生需要在各种因素中进行取舍，对所得信息进行筛选。这就要求学生在即定目标的过程中，有全局观点，在不同情况下善于应变，培养学生的应变能力，使学生分析抽象概括综合表达能力都得到训练和发展。

4.课外实验

学生在课外按教师布置的任务、要求和方法，用一些简单的生活用具或自制的实验器材独立地进行实验观察。这是物理实验的一种补充形式，对一些需要用时间较长的观察实验，或不能在课堂完成的实验是极有用的。课外实验由于没有成套的仪器设备，也没有教师的现场指导，所以在某种意义上更有利于培养学生创造性思维和独立工作能力。

总的来说实验中要突出学生主体，教师要及时点拨指导。无论哪种形式实验，都要注意实验的主体是学生，要充分调动学生的主动性与积极性，要加强实验中师生双方的信息交流，不仅要指导学生如何操作，更要适时点拨怎样观察：要看什么，怎样看，收集到哪些信息等，要及时回答和解决实验中可能出现的问题。

二、加强物理实验教学，培养学生创造能力

新教材的一个突出特点是加强了实验，教学大纲指出：“初中物理教学要以观察、实验为基础。进行演示和学生实验，能够使学生对物理事实获得具体的明确的认识，这种认识是理解物理概念和规律的必要的基础。观察和实验，对培养学生的观察和实验能力，实事求是的科学态度，引起学习兴趣都有不可替代的作用。因此，教学中要重视学生观察有关的现象，要大力加强演示和学生实验。”大纲的这段叙述阐明了实验教学的重要性。在中学物理实验教学中应如何培养学生的创新能力呢？

1.创设问题情境，培养学生的创造能力

科技的发展开始于发现问题，而问题可以激励学生去学习、去适应、去创造，因而创设问题情境，引导学生解决问题，极有利于学生创造性的发展。中国衡量教育成功的标准是将有问题的学生教育得没有问题，“全都懂了”，所以中国的学生年龄越大，年级越高，问题越少；而美国衡量教育成功的标准是将没有问题的学生教育的有问题，如果学生提出的问题教师都回答不了，那算是非常成功，所以美国的学生年级越高越富有创意，越会突发奇想。这就是以问题为纽带的教育。以问题为纽带进行教育，就是激发学生产生问题开始，以产生新的问题而终；在这样的过程中，培养学生的问题意识，解决问题的知识、程序、方法，培养学生的怀疑精神和创新精神。因此，能敏锐地“发现问题”和“提出问题”，是“人”的素质中的一个重要的组成部分；也是判断一个“人”是否具有创新意识和开拓精神的重要尺度之一。

在中学物理实验教学当中，教师要在激发学生创造意识的基础上，加强培养学生发现、提出问题的能力，为学生提供发现问题的机会和条件。

在新课程培训中曾听了一堂物理课，是《义务教育课程标准实验教科书?物理》引言的第一节《奇妙的物理现象》，授课教师取出一长一短两支蜡烛和一个玻璃钟罩，点燃蜡烛，再罩上钟罩时让学生猜测一下会发生什么现象……，实验一做完，意想不到的结果出现了，学生的兴趣一下子起来了，纷纷给出自己心中的疑问，虽然最终没有完全解决问题，但在这个演示实验的过程中，教师并没有直接把结论灌输给学生，而是让学生根据实验所提供的物理情境提出问题，并给学生以适当的思考时间，使他们获得“亲自得出研究结论”的创造机会，而且由于实验器材随处可取，构成简单，提供了一个学生课外自我设计实验研究问题的可能。

2.加强探究实验，提高学生的创造能力

探究活动不仅满足了学生生存和发展的需求，而且满足了学生心理发展的需要，所以新编物理教科书中的学生实验是以“探究”为主要形式。例如在新教材的序言部分就安排学生体验科学探究的过程：取一只杯子，在杯子中装满水，第一步若将一只回形针轻轻放入水中，请学生猜测，水是否会溢出？第二步请学生尝试一下，第三步请学生猜想一下，在水不溢出的情况下，最多能放多少只回形针？第四步，请学生试一试一共可放入多少只回形针？实际放入的数量与你的猜测相差多少？第五步与其他小组交流，比一比谁放入的多？猜一猜，能放入回形针的数量与哪些因素有关。在这个实验中，模仿了科学家的研究过程和方法，引导学生进行探究活动，让学生自己动手探究，教师不失时机地对学生中标新立异的想法给与肯定、支持和帮助，鼓励学生大胆地猜想和独立地思考，并通过实验否定错误的假设或修正不完善的猜想。即使最终学生可能得不到全面、准确的结论，但这样更有利于培养学生的思维能力和科学探究的精神。

3.利用设计实验，发展学生的创造能力

在抓好课堂演示实验和学生实验的同时，应努力开拓学生的研究性活动，探索设计实验教学。设计物理实验需要灵活、综合的运用所学的物理以及相关学科的知识和技能，还需要学生：⑴选择研究课题，设计实验原理和实验方法；⑵根据实验要求，正确选择实验仪器；⑶设计独特的实验构思；⑷独立进行实验操作；⑸进行总结和交流。因而利用设计性实验能有效地促进学生创造能力的发展。

比如新教材中安排的：⑴乒乓球反弹的高度与哪些因素有关？⑵你折过纸飞机吗？怎样才能使纸飞机飞得远一些？动手折一个，比比谁的飞机飞得远？⑶晚间照镜子时，灯应放在什么位置，才能看清楚自己的脸？等等，这些都是设计实验活动的课题，具有趣味性、实用性和探索性。

当然也可以让学生在教师的指导下，从周围生活的社会生活中选择和确定研究的课题，以类似于科学探究的方法主动的获取知识，应用知识，解决问题。

在这种活动中，显示接触到大量的实际问题，打破了固定学科的界线，冲破了课堂、教科书的限制，在更广阔的时间和空间中自主的活动，使得初中物理实验教学从课内扩大到课外，从校内扩展到校外，更加强了与其他学科的交叉渗透。

4.鼓励学生做好课外小实验、小制作，激发学生的创造能力

小实验、小制作从某种意义上说，都是一种特殊的、直观的实践，学生在动手完成各种小实验、小制作过程中，思维异常活跃，学习欲望高涨，参与意识增强，都迫切地希望进一步探索问题。如课本中“纸盒烧开水”、“筷子提米杯”、“自制天平”、“日光灯启辉器中双金属片的自动控制作用”、“小风轮”、“电铃”、“楼梯开关”等小实验、小制作，有很强的趣味性和知识性，十分贴近学生的生活，符合初中学生好奇、好问、好动、好学的心理特征。教师要鼓励学生做好这些课外小实验、小制作，并有意识地在教学中加以讲评。课堂讲评小实验、小制作，可以创设活跃的课堂学习气氛，给学生提供参与学习的机会，并使班级中不同认知水平的学生的求知欲都能得到满足。同时，教师可以根据教材的要求，引导学生把对教学内容的学习和对小实验、小制作的学习结合起来，从而使教学内容的学习和小实验、小制作的学习达到某种程度的互补。通过实验，使学生学到了从选题到提出假设、制定方案，从记录数据到分析结果、得出结论等一系列的科学研究方法，动手动脑，发展了创造性，培养了科学发现能力。

当然，开展这样的活动，最重要的还不是要学生创造些什么，而是要养成创造的态度，养成敢于创新、乐于创新、坚持创新的心理品质，所以，教师应该培养学生的创造意识和创造态度上多下功夫，不可急功近利，单纯地追求小制作的具体产品。

综上所述，基础教育的物理教学中，物理实验中蕴藏着极其活跃的因素，会出现许多意料之外的现象，对培养学生的创造意识和思维的培养很有好处。因此，在培养学生创造力时，应结合学生的年龄特点和物理学科的特点，遵循认知规律，尽力创设问题情境，激发学生创造性思维的火花，尽力为学生营造创新的氛围，让学生在自主学习中学会创新，以创新的心态去面对未来的挑战。

参考文献：

[1]段继扬.创造性教学通论[M].长春：吉林人民出版社，1999.

[2]乔际平．物理学科教育学[M].北京：首都师范大学出版社，1999.

作者单位：江苏南京市浦口区第四中学邮政编码：211800