改进实验教学，培养学生创新能力

在知识经济社会中，创新精神和创新能力是人的各项素质的核心。培养学生的创新精神和创新能力已成为我国推行素质教育的重点。在高中物理实验教学中，我们可以通过改进教学方法，注重实验的创新性和探索性，培养学生的创新精神和创新能力。

一、增加演示实验，为培养创新能力增设空间

大部分物理概念、物理现象都应通过增加演示实验创造性地把它们演示出来。这些补充的实验，主要靠教师自己创造性地设计，自己动手操作。这样做，一方面能为学生起一个表率作用；另一方面能提高学生的学习兴趣，加深他们对知识的理解。

例如，动量和动量定理是高中物理力学部分的重要概念和规律之一，为了加深对概念和规律的理解，并能用它解释一些现象，在课堂教学中推导出了动量定理的内容和数学表达式ΣF·Δt＝Δp后，笔者让学生对上式进行讨论，当讨论到“∑F一定，Δp与Δt的关系如何”时推出了如下演示实验：

器材 一只钢笔套（随身带），一张活页芯备课纸（随身带）。

实验过程 ①把活页芯备课纸放在讲台桌的边上（一半搁在讲台桌外面），纸上竖直放上钢笔套。②用不是很快的速度抽出纸，发现钢笔套倒下。③用力打纸(即快速抽纸头)，发现纸头被抽出而钢笔套仍然竖直在讲台桌面上。这两种情况下，钢笔套与纸之间的滑动摩擦力和最大静摩擦力都是一样大的，而用不是很快的速度抽纸时作用时间较长，根据动量定理，钢笔套的动量的增量就大，故钢笔就会倒下；而当快速抽纸时，作用时间就短，钢笔套的动量增加就少，故钢笔套就不容易倒。这个演示实验给学生的启发很大，不但加深了学生对动量定理的理解，而且激发了学生学习的兴趣，增强了学习物理的积极性，他们纷纷表示下课后每人都要试一试。这样，这个演示实验就成了学生实验，为培养学生的创新能力提供了足够的空间。

类似的增加演示实验的例子，在教学过程中可以有很多，如“内力做功”演示、“电路短接”演示研究、“泊松亮斑”演示、“动量定理应用”演示、“自感现象”演示、“生熟鸡蛋演示惯性”实验、“在自由落体运动中测反应时间”演示、“研究合力与分力的关系的实验”、单摆运动中的“铁锤能打到鼻子吗”实验演示、各种“电磁感应现象”演示、“光的折射现象的研究”实验、“用气垫导轨验证动量守恒定律和牛顿第二定律”实验，等等。

增加演示实验的目的是多让学生亲眼目睹物理现象发生的真实过程，让知识能真正地运用于学习和生活。知识只有在创造性的应用中才能产生远大的力量，才能超过原有的价值，从而为培养学生的创新能力增设广阔的空间。

二、增加学生实验，为培养创新能力创设时间

要切实推行素质教育，就必须根据学科特点，找准素质教育要求与各学科个性的接榫点。物理学是一门以实验为基础的学科，物理实验在培养学生能力、提高学生素质方面具有其他任何手段不可替代的作用。故提高高中学生的实验能力，是培养学生自己学习、自己思考、自己判断从而更好地解决问题的能力和素质的关键。因此，“加大物理实验的力度，尤其是增加学生实验的时间和次数，把学生实验作为创造物理情境，探索物理问题的主要手段”，是在高中物理教学中实施素质教育，培养创新能力的必由和科学之路。

如在《恒定电流》一章的教学中，“增加描绘小电珠的伏安特性曲线”可以使学生较全面地认识金属导体和导电特性，了解温度对导体电阻率影响，能描绘电珠伏安特性曲线，并能分析曲线变化规律。这是使学生创新能力得到培养和锻炼的一次好机会。

又如在《电场》一章的教学中，可增加“用描迹法画电场中平面上的等势线”。这一实验巧妙地利用等效代替的思想，用恒定电流场模拟静电场，描绘出恒定电流场的等势线。由此，学生可认识到两种场的实质区别。该实验在操作上较为简单，但对培养学生创新能力非常有效。

三、改演示实验为学生实验，为培养创新能力创造机会

课堂演示实验一般都是以教师为主体，学生仅是观察者，没有直接参与，这不利于学生创新能力的培养。将演示实验改为学生实验，是要让学生充分地动脑、动手、动口，发挥学生的学习主体作用，从而有利于学生创造性思维的激发，对学生创新能力的培养起到潜移默化的作用。

如在“用米尺测量学生的反应时间”的演示实验中，如果教师要求学生每2人一组进行一次实验，测出全班每个同学的反应时间，学生就会有兴趣地去测，并把结果上报给教师。这样就把一个演示实验变成了一个学生实验，为培养学生创新能力创造了机会。

又如在《探索椤次定律》的教学中，教师一般都是通过演示实验来探索感生电流的方向，从而引出椤次定律。如果将之改为学生实验，由学生来探研感生电流的方向的规律，从而推出椤次定律，教学效果将大大增加，学生的学习兴趣、科学思维的方法、创新能力都会得到提高。

四、改验证性实验为探索性实验，为培养创新能力提供途径

以往的学生实验，主要是验证性实验和知识的应用性实验。验证性实验是指在学过相应的知识之后通过实验进行验证所学知识的正确性，例如“验证机械能守恒定律”等；而知识的应用性实验则是把学到的知识应用到实际中去，例如“测定电源的电动势和内电阻”等。这两类实验都是在学生已经掌握所涉及的知识后进行的，进行这些实验，有利于学生理解所学的物理原理和规律，巩固和发展实验技能，了解科学实验的主要过程和方法，因此这些实验是不可少的。但这些实验不是探索新的知识，它对于培养学生获取新知识的能力、激发他们的创新精神，起不到应有的作用。

探索性实验注重学生的自主探究，它的特点是只给出课题研究的要求，学生在教师的指导下自己研究实验原理，选择实验器材，制订实验方案，实施实验方案，探求实验结论。这类实验未必能得出一定的正确研究结论，其目的重在培养学生的科学精神、科学态度和科学方法，培养学生的严谨作风和合作精神。如果把原验证性实验改为探索性实验，操作起来会更方便，成功率会更高，可以说是一条培养创新能力的有效途径。

如在“研究光的折射规律，推导光的折射定律”时，可改验证性实验为探索性实验。我们知道，测定玻璃的折射率是几何光学的基本实验之一，由于高中学生在初中已经定性地研究过光的折射规律，初步具备了折射规律的有关知识，所以将这个实验改为探索性动手实验，不仅是可行的，而且还体现了一种以探索规律为出发点、以实验活动为中心、以培养创新能力为目的的教学方法和教学行为。

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