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            物理實驗中學生創新能力培養問題與策略
            發布時間:2020-03-24

              摘    要: 物理實驗是培養學生創新能力的主要途徑之一。文章闡述了物理實驗教學對學生創新能力培養的影響因素;通過問卷調查分析了當前物理實驗教學中學生創新能力培養存在的問題;并針對存在的問題提出了演示實驗、分組實驗、設計實驗和課外實驗如何更好地培養學生的創新能力。

              關鍵詞: 物理教學; 實驗教學; 創新能力; 培養學生;

              物理學是一門以實驗為基礎的自然科學。物理實驗在物理教學中起著重要的作用,它對培養學生的綜合能力、創新能力是其他學科難以替代的。它不僅是建立物理概念和規律、理解和掌握物理知識不可缺少的環節,也是提高學生動手、動腦能力的重要途徑,是培養學生科學素質的重要手段之一[1]。通過多年的教學發現,物理實驗在培養學生的創新能力中仍存在一些不足。本文分析了物理實驗教學中學生創新能力培養的影響因素、存在問題,并提出了相應的對策。

              一、學生創新能力培養的影響因素

              1. 社會因素

              當前,我國中學在升學率為主導的教育背景下,全面發展的教育方針與學校的教育執行存在不一致。同時,在考試形式上,為了提高考試課程的方向性與客觀性,增加選擇題的數量和分數,消減主觀問答題和計算題的數量和分數。這實際側重考核學生的單一思維能力和記憶能力,學生的發散思維和創新能力將受到影響。

              2. 學校因素

              好的教學環境能給學生和教師提供更佳的學習環境和取得好的教學效果,高質量的實驗設備可以讓實驗現象更加準確和清晰。目前,部分中學特別是鄉鎮中學還存在實驗設備不齊全、老舊、數量不足。同時,部分中學未配備專職實驗教師或實驗管理員,基本都是課任教師兼任實驗員,導致實驗儀器管理不規范,實驗器材損壞嚴重,實驗室成了擺設,未發揮其培養學生的探究精神和創新能力的功能。

              3. 教師因素

              教師是學生創新思維和能力培養的主要造就者,教師的態度和能力直接影響著學生創新能力培養的效果和水平[2,3]。學校一般從學生的考試成績來衡量教師的教學質量,而不是從學生能力培養和綜合成績反映該教師的教學質量。況且有部分教師認為創造發明是少數科學家、發明家的事,這些人是天生具備,后天難以培養的,有了這種認識,自然不會把創新教育落到實處。其實創新教育是面向全體學生的教育,而不是少數尖子生的事,是后期培養的,只有這樣才能把創新教育落實到課堂實驗教學中。教師不只是傳授知識,更是引導學生個性發展,培養學生創造能力和創新意識。

              4. 學生因素

              在制度、學校、教師和家長的共同影響下,中學階段更多的是簡單傳授知識,學生形成一種機械的學習模式、學習方法和固定的思維模式。大多數學生課堂上認真聽課,但不主動思考、發現問題,教師傳授什么就是什么,對教師的課堂教學不敢質疑,難以發現其中的不足,在這種教學環境下往往會磨滅學生的想象力和創造能力。
             

            物理實驗中學生創新能力培養問題與策略
             

              二、學生創新能力培養存在的問題

              本研究對貴州省安龍縣第二中學、第八中學,貴州省實驗中學等三所學校的學生進行了問卷調查。根據實際情況設計了10個關于學生能力培養的問題,一共發放了510份調查問卷,共10個班,實際收回501份,有效率達98.2%,對物理實驗教學中存在的問題分析如下。

              1. 演示實驗缺乏趣味性,不能激發好奇心

              課堂物理演示實驗調查結果,有301個(占60%)學生認為應該有演示實驗而教師未演示,只有41個(占8%)學生認為演示實驗安排非常合理。學生認為課堂演示實驗較少且缺乏趣味性,演示實驗一般是以教師為主,學生只是簡單地觀察。這樣的演示實驗既難以提升學生的學習興趣,也難以調動學生學習物理的主動性和積極性,學生的創造能力和創新思維的培養會受到抑制。

              2. 設計性、創新性實驗較少,影響發散思維培養

              以人教版初中物理教材為例,共有20個學生分組實驗。探究性實驗9個(占45%),設計性實驗4個(占20%),測量與操作實驗3個(占15%),驗證性實驗3個(占15%),創新性實驗1個(占5%)[4]。從數據分析看設計性和創新性實驗較少共5個,學生獨立設計實驗的機會較少。探究性和驗證性實驗占多數共12個,此類實驗教師多數直接將實驗的原理、步驟、結論先教給學生,導致探究性實驗失去了探究的意義。與演示實驗一樣,學生做實驗只為了完成任務,照搬固有的步驟和思路,這樣培養的學生缺乏獨立思考和探究的能力。

              3. 分組實驗不受重視,創新潛能培養不夠

              通過教師對實驗教學重視的調查情況顯示,有225個(占45%)學生認為教師不重視課堂物理實驗教學。特別是一些老教師,基本以傳授理論知識為主,很少開展實驗教學,認為實驗過程時間較長,且不一定有預期的結果。為了節省時間,實驗步驟、現象等直接通過課件展示,讓學生背實驗步驟、現象等,隨后與理論知識一樣通過相關習題反復練習得以鞏固。有180個(占36%)學生認為教師嫌麻煩,實驗器材難準備,實驗現象不明顯,甚至有些實驗結果與理論結果不全吻合,導致實驗誤差太大,反而引起學生的懷疑。有40個(占8%)學生認為教師覺得學生思維還不成熟和嚴謹,對實驗的理解會有誤區。有55個(占11%)學生認為教師對分組實驗課紀律難以維持,損壞儀器,造成不必要的麻煩,實驗能以講代替就盡量不做。分組實驗未能按要求落實,影響學生動手能力和創新潛能的培養。

              4. 忽略課外實驗,自主創新能力培養缺失

              教師對課外實驗的重視程度調查統計結果,只有60個(占12%)學生認為教師非常重視課外實驗;有185個(占37%)學生認為教師基本不重視課外實驗,認為課外實驗會占學生太多時間,且意義不大。教師在布置課外任務時,多數都是以理論習題為主,課外小制作或實驗很少布置[5]。學生本身不喜歡動手,認為課后的小制作或實驗意義不大,且浪費很多時間,實際付出多收獲少,從而忽略了課外實驗的意義。這樣會導致學生失去對課外小制作和實驗的體驗和樂趣,學生難以將理論知識應用到實際生活中。

              三、學生創新能力的培養策略

              1. 重視演示實驗,提高學生創新意識

              演示實驗是教師邊實驗、邊講解的過程,教師有時會邀請幾個學生共同參與完成。生動有趣的演示實驗有很強的吸引力,對提高學生的注意力和學習興趣有很大的幫助[6]。如教師在講“大氣壓”一節的時候,先給學生展示一只空的玻璃杯,在玻璃杯中盛滿水,用薄的硬紙片或玻璃片將杯口蓋嚴,用手按住硬紙片或玻璃片,將瓶口倒立,此時輕輕松開手,水不會流出。通過此實驗演示說明大氣壓的存在,引起學生的注意,學生會產生疑問:為什么薄的硬紙片或玻璃片不掉?水不會流出來?再將杯子每個方向各轉一次,水仍不會流出來。這時候學生急切希望知道原因,教師適時地提問:“不管我們怎么轉硬紙片或玻璃片為什么不掉下來?”學生會主動思考,積極發言,說出自己的想法。還可以用薄紙、塑料片等蓋住杯口不?要怎么做該實驗才能保證杯子中的水倒立而不流出,讓學生課外操作,以提高學生的動手能力和思維能力。

              2. 落實分組實驗,提高學生創新思維

              分組實驗主要由學生根據實驗目的、實驗步驟,有計劃地組裝或連接實驗,通過實驗過程采集相關數據,分析數據,并根據實驗原理得出結果或解釋實驗現象。實驗結束后,首先,讓學生在組內對實驗過程和實驗現象進行討論,并提出實驗的改進措施和具體建議。其次,各小組間相互交流學習,分享好的經驗,實現優勢互補。同時鼓勵學生在實驗操作中對實驗過程進行改進,并讓學生利用實驗設備優化和創新物理實驗過程,提高學生自我創造能力。比如,在研究凸透鏡成像規律實驗中,實驗目的是觀察凸透鏡的成像,包括實像、虛像的形成條件和原理;物距的變化引起像的大小和像距的變化。為了使實驗現象更明顯,通常采用點燃的蠟燭進行實驗。教師引導學生觀察蠟燭在哪些位置成實像,哪些位置成虛像,其光屏的位置應放在什么位置,物距與像距變化有什么規律,并把這一過程的成像規律記錄下來。學生分組討論、歸納出凸透鏡成像特點,最后得出凸透鏡成像的規律。學生通過自我動手探究,總結規律及改進實驗,提高了他們的動手能力、總結能力和創新能力。

              3. 增加設計實驗,提高學生分析能力

              設計實驗是在教師給定實驗要求和條件的基礎上,學生根據自己的知識和經驗自行設計實驗方案,并根據實驗方案完成實驗[7]。實踐教學證明設計性實驗是提高學生分析能力和創新能力的重要途徑,它能夠培養學生團隊精神、獨立思考、解決問題等能力。設計實驗中教師可以先向學生講解實驗目的和原理,學生在獲得多種信息的同時進行篩選,然后讓每個小組根據主題設計實驗方案并集體討論選出最佳方案,后根據方案選擇合適的實驗儀器進行實驗。在實驗過程中對實驗方案不斷修正,以找到最佳的實驗方案,并對實驗結果進行討論和分析。整個實驗過程中,學生是主體,教師協助并引導學生逐個解決面對的每一個問題。教師在引導時可以采用反問或提問方式,例如“如不這樣設計,還有沒有其他方法?”“這樣設計有什么優勢?”“為什么要這樣設計?”等。例如學生在學完“影響滑動摩擦力大小因素”時,為了讓學生對這一概念有進一步的理解,教師可以組織學生分組設計研究影響滑動摩擦力大小的因素實驗。學生根據實驗要求,自行設計實驗過程并選取實驗器材,對實驗過程中發現的不足及時改正,以達到既定目標,并思考和探索實驗現象或結果,以此訓練和提高學生的觀察能力、分析能力、動手能力和創新能力。

              4. 合理布置課外實驗,提高學生思考能力

              課外實驗是物理實驗教學的重要組成部分,也是物理教學的一種有效的補充和延伸。在課外實驗中,可充分利用學生學習物理學的好奇心和新鮮感,提高學生對物理的學習興趣和獨立思考的能力[8]。課外實驗有助于學生理論知識在生活中的應用,提高學生對物理的興趣。有些實驗較簡單,如在學習影響浮力大小的因素時,可以提前布置,讓學在課外探索影響浮力大小的因素。有一些實驗需要較長一段時間,如觀察生活中的凝華、升華現象,須提前布置,讓學生提前準備幾個樟腦丸,一部分直接放在空氣中,一部分用塑料袋密封好,過一段時間上升華這節內容時,讓學習觀察其體積的變化。通過合理布置課外物理小實驗,通過設計觀察現象,用物理知識解釋此現象,讓學生體會到物理知識在生活中的應用,可以提高學生學習物理的興趣和獨立思考能力。

              四、結論

              文章采用理論與實證相結合的研究方式,首先,闡述了物理實驗對培養學生創新能力的重要性和不可替代性,從社會、學校、教師、學生等四方面闡述影響學生創新能力培養的因素;其次,通過教師對演示實驗、分組實驗、設計實驗和課外實驗等的重視程度,分析了物理實驗教學在培養學生創新能力中存在的問題;最后,通過各種實驗的優勢互補,提出了如何利用物理實驗教學提高學生創新能力的相應對策。

              總之,物理實驗不僅要培養學生的觀察能力、分析能力和解決問題能力,還要培養學生的創造能力、創新能力、想象能力等,這樣既可以塑造學生的良好行為,又對學生綜合能力培養起到促進作用。

              參考文獻

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              [2]楊麗娟,畢森德.培養學生創新精神和實踐能力的探索[J].中國成人教育,2007(20).
              [3]張莉.大學本科畢業設計過程中大學生創新能力培養的探索[D].武漢:華中師范大學,2011.
              [4]包昆錦,蔣遠勝.高校本科創新人才系統化培育實踐探索[J].高教論壇,2012(10).
              [5]薄洪晶.中學物理實驗教學中培養學生創新能力的實踐探索[D].長春:東北師范大學,2011.
              [6]陳利娟.新課程標準理念下初中化學實驗教學的探索與實施[D].呼和浩特:內蒙古師范大,2010.
              [7]涂亞芳,吳鐵山.應用型本科院校大學物理實驗教學改革探討[J].大學物理實驗,2013(02).
              [8]姚佳倩.高中物理課外實驗開發和實施策略的研究[D].上海:上海師范大學,2014.

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