创新物理实验教学,培养学生能力

时间:2018-04-01 论文范文 我要投稿
        回顾物理学的产生和发展过程,物理学的每一个概念、规律的发现与确立大都依赖于实验,同时实验也是研究和发展物理学的基本手段。它不仅是技术的操作过程,而且包含着丰富的物理思想、物理方法以及创造原理和创新技法。因此,物理实验的教学是培养与训练学生创新能力最有效的途径。但要达到理想的效果,必须对教材中的演示实验和学生分组实验进行创新设计,并在课堂教学中科学实施。笔者在教学实践中对物理实验教学的导入、实施与创新设计进行了有益的探索,并形成了一些优化策略。
        一、注重实验的导入,构建科学探索的课堂氛围
        大多数老师都会注重一堂课的引入,但一个演示实验或学生实验怎样导入,却考虑得比较少,往往直接把实验装置摆上讲台进行演示,这正是当前课堂教学的弊端。事实上,一个好的实验引入,不仅能激发学生的强烈兴趣和求知欲望,还能为学生提供发现问题、运用知识的机会,提供创造性地解决问题的条件,使他们的创新能力得到培养和发展。
        实验的引入十分重要,但如何更好地引入一个实验呢?就其导入方式而言,主要有以下两种:
        1.从原实验原理(或旧知识)中导出新实验的原理,再引入实验。
        2.从旧知识中导入新实验的所用器材,再引入实验。
        所以实验导入时,可以先推导出即将演示实验的原理,也可以先导入其所用器材,进而介绍实验装置和实验操作。
不管哪种导入方式都必须注意“布局”,老师的提问或是学生自己发现的问题,都要能剌激学生心理产生疑问,使他们产生心理上的不平衡,进而激发探究的欲望,这样学生才有探索的内动力,才易形成探索的课堂氛围。学生一旦有机会运用知识解决一些问题,他们就会在推导过程中积极应用分析与综合、演绎与归纳、分类与比较等各种思维方法进行思考。经历这样的学习过程,学生不仅掌握了知识,提高了逻辑推理能力,同时也激励了他们的创新精神和创造能力。
        二、注重实验的实施,突出科学方法,显化创新技法
        一个成功的演示实验,不仅要有理想的实验装置,更重要的是如何实施实验的演示及教学,以充分发挥其教育、教学功能。法国科学家贝尔纳说:“良好的方法能使我们发挥天赋和才能,而拙劣的方法却会削弱甚至扼杀我们的才能。”因此,在教学过程中应把实验中的技术、丰富的物理思想和物理方法以及蕴含的创造原理与创新技法传授给学生,对发展学生的物理创新能力可以起到事半功倍的效果。在实验教学的实施过程中,教师应注意将它们“显化”,加以突出,给学生产生深刻的印象。可以说,这相当于在培养与训练学生的物理创新能力的进程中加进了一剂催化剂。       中学物理实验中包含了许多重要的思想方法,如控制变量法、比较法、累积放大法、机械放大法、光学放大法、模拟法,还有替代法、转换法、平衡法、补偿法、共法等。而且每个实验都是经过长期的教学实践而确定的,也是教育教学创造活动的结晶,因此,其中也不乏创新技法,如联想创造技法、类比创造技法、设问创造技法、列举创造技法和转换创造技法等。教师应注重实验教学的实施——突出科学方法、显化创新技法,让学生体验创新活动的乐趣,使他们从中培养创新精神,掌握好物理思想和方法,获得创新技法。
        三、注重实验的创新设计,全面发挥实验在培养学生创新能力方面的作用
        对现有的实验大胆创新已成为当前物理教学的共识。教师该从何种途径引导学生对实验进行创新设计呢?根据应用实验手段研究物理问题时的基本过程,可归纳为如下几种途径:
        1.通过改变实验目的和要求进行创新。教师可在原有实验的基础上,改变原有实验的目的与要求,提出新实验课题,要求学生利用原有的实验器材(甚至可适当增减),对原有实验进行创新改进,设计完成新实验课题的实验方案,从而培养学生改进原实验、设计新实验的创新能力。
        2.通过改变实验原理和实验方法进行创新。每个实验都是依据一定的理论提出来的,这个理论就是实验原理。为达到同一实验目的,可依据不同原理设计出不同的实验方案,因此可以通过改变原有实验的原理或实验过程中使用的具体方法进行创新,依据新的实验原理、实验方法提出新的实验方案。
        3.通过改变实验器材进行创新。这种创新情形需改变原有实验的使用器材(包括测量对象),提出了在新的实验器材基础上测量原有的物理量或新的物理量的新实验课题。一般学生应用原有的实验理论和方法无法解答新的实验课题,必须重新设计实验方案或实验步骤,这些都要求学生创造性地提出解决方法。
        4.通过增设或改变实验情境进行创新。教师可以创设一种新的实验情境和应用情境来改变原来的实验,要求学生运用学过的实验理论、方法及实验技术来设计新实验课题的新方案,处理新数据,解决新的实际应用问题,从而培养学生把所学的实验理论、方法和实验技术移植应用于新领域的创新能力。
        5.通过改变观察的感觉手段进行创新。物理科学离不开观察,观察就是调动人的视觉、听觉、触觉等感观系统与物理现象、规律或本质发生作用,以获得感性材料。不同的感观手段会使人对同一物理现象产生不同程度的认识,因此,实验创新时可根据其特点,改变观察实验的感受器官,以达到更深刻的感性认识。
        6.通过改变数据的处理要求进行创新。数据处理是实验研究的一个重要环节,必须注意“不因数据处理而增加实验误差,并尽量通过数据处理减少随机误差”。因此,为有效地减小误差,应尽可能用图像法来代替公式法处理数据。
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