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巧妙运用物理实验教学多角度培养学生的思维能力

发表时间：2020/7/17 来源：《基础教育参考》2020年7月作者：刘云

[导读] 物理学是建立在观察和实验基础上，研究物质的运动规律和基本结构及其应用的一门科学。物理实验是研究和学习物理学最基本的方法，它是物理知识的源泉，无论是概念的建立，还是规律的探索和论证都离不开实验。物理实验在中学物理教学中扮演着重要角色，它是教学体系中不可缺少的教学内容。目前，大多数高中物理教学中，教师多注重理论的教学，而不够重视甚至忽视实验教学，这关键是没能真正认识到实验教学在促进教学效果以及对学生发

刘云湖北省建始县第一中学湖北建始 445300
【摘要】物理学是建立在观察和实验基础上，研究物质的运动规律和基本结构及其应用的一门科学。物理实验是研究和学习物理学最基本的方法，它是物理知识的源泉，无论是概念的建立，还是规律的探索和论证都离不开实验。物理实验在中学物理教学中扮演着重要角色，它是教学体系中不可缺少的教学内容。目前，大多数高中物理教学中，教师多注重理论的教学，而不够重视甚至忽视实验教学，这关键是没能真正认识到实验教学在促进教学效果以及对学生发展能力方面的重要意义和作用。
【关键词】高中物理；实验教学；创新能力；思维能力
中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1672-1128 （2020）07-032-02

        物理学是一门实验科学。许多物理规律都是人们在实验、观察物理现象的基础上，通过科学的分析、准确的计算提炼出来的，并且在实践中得到了检验。《全日制中学物理教学大纲》中指出：“要通过物理实验理解概念和规律，要注意培养学生的观察实验能力，培养学生从感性认识上升到理性认识的思维能力。教师应该使学生的主动性和创造性得到充分的发展。”怎样利用物理实验教学激发学生的创新意识，下面我就针对高中物理实验的教学过程中培养学生创新能力的途径，谈谈自己的看法：
        一、充分认识物理实验对培养学生创新思维能力的作用
        物理物理学是一门实验科学，物理学实验中的物理思想、物理方法和技能是培养学生创新能力的重要内容。学生的创造力是一种综合素质，它不但要有创造思维能力和探索精神，而且要有良好的实验和动手制作能力。很多创造发明都是在反复实验和精心制作以后成功的。传统的教学是教师按书本上讲，学生按书本上做，学生处于被动、模仿的地位。实验教学在创新教育中有着独特的作用和不可替代的手段。首先，实验的过程和方法有利于学生形成要领和认识规律。实验具有直观具体、形象生动的特点。在实验的操作过程中，学生经历了从感性到理性、，从具体到抽象的过程，这符合学生的身心特点，符合学生的认知规律。另外，在学生今后的生活工作环境中会遇到各种各样的实际问题，而解决这些问题的模式和方法与实验的过程和方法有许多共同之处，从而对学生适应未来生活的挑战具有重要的意义。实验教学是培养学生创新能力的有效途径。为此，我们应以加强实验教学作为实施素质教育的一个重要突破口。
        二、将演示实验变为学生躺就行实验，培养学生创新思维能力
        将演示实验变为学生的探索性实验，让学生充分地致力于动脑、动手、动口，发挥其主体作用，这必然有利于学生创造性思维的激发，在创造性思维中有所创新。
        在物理实验中，不仅要让学生学会实验的具体操作方法，掌握基本的实验技能，而且还要引导学生学习和掌握实验的物理思想、方法，为培养他们的创新能力打下良好的基础。传统的演示实验及学生实验都是教师或教材按教学要求精心准备好的，缺乏对学生进行实验设计及数据处理方法的科学训练，不利于学生创新能力的形成。所以，在实验教学中要加强实验方法的训练，使学生掌握物理学中常用的实验方法，如间接测量的实验方法，控制变量的实验方法，“以大量小”的实验方法、测量微小量的“叠代法”、“替代法”、和“比较法”等；积极开展探索性实验教学，如选择测量物体的密度，测量导体的电阻，判断导体中电流方向等典型的实验组织学生进行多种实验方案的设计、比较、讨论和辨析，由于这类实验教学较课堂教学有更广阔的活动空间和思维空间，可以激发和满足不同学习层次学生的探索和创新的欲望，同时学生在自动“探索”物理规律的实验过程中可以把动手、动脑能力结合起来，锻炼和培养自己的创新能力通过来培养学生的创新能力；实验教学中注意指导学生对实验数据进行科学分析、处理，找出内在的物理规律，培养学生的创新能力。创新教育的最终目标就是培养学生的创新能力，而创新能力是在创新活动中不断得到培养和提高的。这就要求我们在平时的教学中培养学生的创新精神，要鼓励学生敢于“别出心裁”，敢于“独树一帜”’’，不人云亦云，敢于独立思考、，勇于探索、，敢于创新。教材中安排的演示实验和分组实验，其方法都只有一种，特别对于学生分组实验，从器材到实验步骤及表格都由教材按一定的模式制定，学生按部就班、不必动脑就能完成实验，这不利于学生创新精神的培养。
        例如，在高二物理“磁场对电流的作用”一课，教材中强调了“导线垂直于磁场方向”时，F=BIL，有部分同学就会提出“导线如果和磁场方向不垂直”的疑问，通过演示让学生观察现象，自己得出了结论：不垂直也行。

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而且通过比较知道：导线方向与磁场方向垂直时安培力最大，导线方向与磁场方向平行时安培力最小，导线方向与磁场方向斜交时，电流所受安培力介于最大值和最小值之间。学生在从实验中掌握了物理学的一个研究方法，而且在这样的氛围下放开了思路，活跃了思维，有利于发现问题、提出设想、解决问题，他们的创新意识、创新能力就自然而然地得到培养。
        三、灵活运用现代多媒体手段，激发学生的好奇心与创新意识
        多媒体技术的普及为物理教学提供了全新的技术手段和教学平台，它可以仿真中学物理实验室内所无法完成的实验（如α散射实验），同时可仿真宏观或微观的自然现象（如地球绕太阳转、分子运动），还可以仿真极快、或极慢的实验过程（比如自由落体等）。
        在“电阻定律”演示实验中，实验仪器较多，实验中既要改变线路连接方法，又要读出电流表、电压表的读数，学生很难观察，而且只用实物投影仪不能将实验操作过程和电表读数全部投影到大屏幕上。
        针对这种情况，结合电教设备，采用摄像机对演示实验的操作过程进行课堂实录，再将信号直接送到计算机中，通过大屏幕现场直播。全班同学对实验线路的连接、教师的操作过程，电表指针偏转情况及读数，都看得一清二楚，提高了实验可见度，收到了非常好的效果。
        四、巧妙设计与运用实验方案，启发学生思维创新
        要透过实验教学深化学生创造能力的培养，教师可以透过创新实验设计来实现这一教学目标，可以通过对于实验的改造与革新来激发学生的创造性思维，并且加强学生对于相关知识点的领会。物理教学进入高中阶段后学生积累的知识已经非常丰富，这个时期的学生完全具备实验创新的能力。教师要对学生的这种能力加以鼓励与激发，要激励学生大胆地进行实验创新，使学生能够借助创造性思维来加深对于很多实验过程以及知识点的领会。
        例如，在讲“加速度、力与质量”时，课本上限定的实验条件是水平板必须光滑，但是实际实验中，必须考虑到摩擦力的存在与作用。教师可以以此为切入点，让学生对摩擦力、拉力、合力的概念进行分析认识，验证三个物理量之间存在的关系，以实际情况中存在摩擦力为限定条件，让学生探索合理的解决办法并进行解答，配合再次实验进行验证。这个实验过程，不仅十分灵活，而且能够活跃学生的思维，让学生在交流探究中找到合适的问题解决模式。透过这个实验创新，不仅化解了理想实验条件在现实环境中无法实践的阻碍，而且能够培养学生的创造性思维。
        五、以学生为中心，创新实验方法，多角度培养学生发散思维能力
        三、鼓励学生发散思维，对实验方法进行创新改造
        在不断的实验中，教师要引导学生树立全局意识，在实验情景发生变化时，能够及时改变实验方法和方案，提高学生的应变能力，促进学生分析、概括等综合能力的提高。在物理实验课堂上，为锻炼学生多角度看问题的发散思维能力，教师要提倡学生在物理实验中创新实验方法。学生可以通过不同的实验器具，通过不同的途径和方法进行实验。这样既可以调动学生做实验的主动性和积极性，激发学生的求学欲望，也能提高学生的反应及应变能力。学生在不断的思考、分析、实验的过程中，对物理知识加以灵活的运用，对学生创造新事物起到了重要的作用，为促进创造新事物打下了坚实的基础。
        此外，还应该开始一些综合实践活动，锻炼学生的团队协作能力，强化物理知识与人们生活工作的联系，以达到提高学生综合实践能力、探究能力和创新能力的目的。综合实践活动能够使学生深入到实践环节当中，以合作探究的形式发现问题、分析问题和研究问题，培养学生的创新意识，提高学生的创新能力。同时，在课余实践中，教师和学校应该鼓励学生利用生活中的废弃物品进行实验。比如利用玻璃杯做热、力、声、光等小实验，利用废纸盒做小孔成像的实验等等。这种利用生活废弃物进行实验的方法，既锻炼了学生的动手实践能力和创新能力，也是对物理这门学科最好的诠释，物理学科属于自然科学，源于生活实践。
        总之，创新是人类社会不断进步和发展的灵魂，强烈的创新意识仅仅是创新素质的起点，创新思维才是创新素质的“内在核心”。物理创新思维是物理思维活动中的高级过程，是个人在已有物理知识和经验的基础上，从某些物理现象、物理过程和物理事实上形成新概念、建立新规律、完成新理论的思维过程。在物理实验教学中，培养和发展学生的创新思维能力是大有可为的。因此，高中物理教学应十分注重实验教学、切实加强实验教学。
参考文献
[1]刘秋芳.基于学科思维培养的高中物理实验探究课[J].中小学教学研究,2018(11):47-51.
[2]张京京,何萍,高庆爽.优化分析物理实验教学,培养学生自主学习能力的探究与实践[J].化工时刊,2019(03):58-60 .