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注重实验开发和创新设计

作者 :张振楼更新时间:2012-11-12

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——重在培养学生的科学探究能力         江苏沛县杨屯中学  221612
内容摘要:本人根据自身长期的物理教学实践,结合目前实验教学现状,根据《物理课程标准》的要求,进行了大胆的实践和探索,从创新教育观和增加多种探究方法,比如增加探究内容,依托生活经验,延伸实验结论等方面进行论述,以取得切实培养学生科学探究能力的成效。
关键词:创新情感 创新能力 创新意识

江苏省“四配套”工程的实施,对我们这座相对落后的苏北初中来说,是“功在当代,利在千秋”的好事,我们的实验器材装备从无到有,从少到多,从土到洋,从粗制到精致。作为有责任心的物理老师,如何利用好这些器材,不让他们在器材室睡觉,发挥它们的光和热,必须是我们物理教师解决的问题。“初中物理教学以观察、实验为基础,物理学的创立和发展无处不体现人们的创新意识,从某种角度来讲,它是比知识、能力更重要的东西。” 观察自然界中的物理现象、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。同时以其生动的魅力和丰富的内涵为学生发挥创造潜能提供独特的创造性环境。因此物理实验教学环节应成为培养学生实践能力和创新精神的重要教育资源。如何开发利用好这块资源开展创新教育,是我们初中物理教师应探索的课题。下面是本人在近几年初中物理实验教学中开展创新教学所进行的一些尝试。
一、用创新教育观和创新素养来唤起学生的创新情感——以己之情动乎生之情
教师的教育认识水平,教学监控能力和个性心理品质关系着教育行为,并最终影响着学生的发展。要培养有创造力的学生,必须要有创造力的教师。因此,在物理实验教学中实施创新教育,教师首先要转变教育观念,提高自身的创新素养。新课程标准在物理物实验教中尤其重视科学探究,让学生经历科学探究过程,学习科学探究方法,培养学生的科学探究精神、实践能力、创新意识。现行教材中的“活动”、“做一做”、“综合实践活动”等,具体实验方法步骤、文字表达较少,甚至只有一幅漫画或插图或简单的提示,看似实验内容少了,要求低了,而实质是为我们的创新留足了“空白”空间,这有利于拓展课程资源,创造性的开展物理实验教学。因此教师的着眼点不能为完成教学任务而做实验,也不要仅仅局限于物理教科书中的实验,更不应像以往那样出现“教师黑板上讲实验,学生课后看实验,考试学生背实验,面对器材不会做实验”的局面,而要积极创造实验条件,让学生多动手、多体验,主动发现问题、提出问题、研究并解决问题。当然实验教学可以在课上,也可以在课外;可以使用现有实验室的器材,也可以自备自制甚至可以使用日常生活中的物品,应有“不具备条件创条件,充分利用现条件,坛坛罐罐当器材,拼拼凑凑做实验”的意识。教师对物理实验这种满腔热忱的态度和在实验中表现出的创新精神,必然会潜移默化地调动学生的创新情感。
二、改进物理实验教学方法,培养学生的创新能力——除旧布新,注重各环节的引领
1、增加实验探究成分,在探究过程中寻求创新
过去物理实验时,老师介绍实验的原理、器材、步骤、要观察的现象、记录的数据、要得出什么结论、产生误差的原因等等,连实验报告中的表格都替学生设计好。学生根本不用自己思考,或者看热闹般地“观察”,仅仅被表面现象所吸引而忽略内在原因的考虑。由于要观察的现象或要得出的结论已经先入为主,所以根本不分析采集到的数据,更谈不上由实验的数据去演绎、归纳出结论了。长此下去,实验的教育功能不但没有发挥出来,反而成为束缚学生思维的障碍,学生的创新精神和解决问题的能力不能提高,反而下降。在素质教育与新课程标准实施的今天,探究实验越来越被人们重视,这种探究实验的一般程序是:“发现问题→提出假设→设计并进行实验→记录实验现象、数据→分析归纳、获得结论→评估与交流”。与验证实验相比,它的优点是能激发学生的学习兴趣、能锻炼学生的各方面能力、培养学生的性格品质,更能提高学生的科学素养和创新精神。苏科版初中物理教材中探究实验已明显增加,而且我们认为演示实验、小实验等都可挖掘一些探究的要素。所以教师在进行实验教学以前,要多下一番苦功夫,想方设法将实验设计为探索性实验,有意识地创设一种探究的氛围,扩大探究空间和思维空间,并能在学生探究过程中寻找创新的突破口。例如,在教学完《电功和电热》一课后,我们从生活中遇到的电热毯接头变焦这一生活中熟悉的情景现象出发,寻找实验探究与创新的信息源,引导学生从真实的情景中发现问题,有针对性地展开讨论,提出解决问题的思路,有利于认识发展。猜想导线接触不良,可能造成接触处的电阻变大。让学生设计实验进行验证,最后得出解决问题的办法,连接断头处的方法应采用图1的方法。


2、依托生活经验,巧用身边之物创新物理实验
物理也是一门与生活实际紧密联系的科学。它渗透在日常生活的各个方面,如走路、骑车、照镜子……这些看起来随意的日常生活,其实都包含着许多物理知识,这为学生学习物理提供了大量的生活经验背景。在物理实验教学中,如果能巧妙地运用学生身边的一些学习、生活用品甚至自己的身体等进行实验,它比“正规实验”更富有亲切感,更贴近学生的生活实际,从而激发学生的学习兴趣,唤起学生的学习动机,深刻理解所学的知识。如:用嘴对手背“吹气”和用嘴对手背“哈气”分别探究“蒸发吸热”、“液化放热”;用嘴从中间吹两张平行的纸,感知压强与流速的关系;用手轻拍和重拍,探究响度与振幅的关系;用两手掌相摩擦感觉发热可探究“做功可改变物体的内能”;用手掌分别轻压和紧压物体在桌面上并拖动可探究“滑动摩擦力与压力的关系”;用水珠滴在玻璃上感知凸透镜放大作用,用水盆和平面镜演示光的色散要比三棱镜的效果要好得多;用铅笔芯探究导电性、制作简易滑动变阻器、研究硬度等。这样开展实验有利于使学生明白物理就在身边,物理与生活息息相关。而且通过这些课本上没有出现的器材来实验能启发学生的创新思维、培养学生的实践能力,调动学生的创新意识,也能为学生今后开展创新实验提供了物质保障。
3、用物理实验结论的延伸来引导学生创新
掌握知识的最终目的是应用知识解决实际问题,从而进一步巩固和延伸所获取的知识并向知识与技能的深度、广度作更进一步的探索。如探究完电磁铁的特点以后,其优点可概括为:可有可无,可强可弱,可南可北,可口可乐。意思是说:其磁性的有无,可以通过电流的通断来控制;其磁性的强弱可通过电流的强弱来控制;其南北极可通过电流的方向来实现;控制方便,可谓可口可乐。有位同学从理论上设计了一个过电流保护装置,如图2。当电磁铁的电流超过设定的电流值时,电磁铁足够大的吸引力使衔铁向左运动,自动开关S被弹簧拉起,从而起到自动保护电路的作用。对于他富有创造力的想象,我及时给予鼓励,同学们的创新欲望得到了提高。




4、尽可能做到“一个物理规律可用多个实验来探究,一个或一套器材可探究多个物理规律”
学习《电磁联系》时,让学生在玩具电动车、带有小风扇的太阳帽上拆下电动机,既可以像图3(a)那样接上电源会转动;也可以像图3(b)那样,让其转动起来就可以发电,使小灯泡发光。可探究电动机的制作原理、发电机的工作原理、电动机的转速与电流的关系、感应电流的强弱与切割磁感线快慢的关系等。




不仅让学生感到通过探究所获得的结论是可靠的,更让同学们感到课本上的实验不是唯一的,可以用不同的器材、不同的实验方法进行实验,这样有利于发展学生的个性,活跃学生的思维,可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望,使之达到不同层次创新能力培养的目标。
5、开展形式多样的课外活动,拓展物理实验创新途径
新课程标准的一个重要的价值取向就是变课程的预定性和封闭性为课程的生成性与开放性,同时教师也由课程规范的复制者变为课程的创造者,做为课程的主体,教师要全方位地主动地介入课程的研究、开发、设计和实施等一系列的创新活动中,因此一个新的理念被突现出来:“教师即课程(The teacher is the curriculum)”。在这种理论指导下,教师完全有必要针对学生的实际情形,富有针对性地对物理实验进行适当的取舍、增删,最终突破狭义的课堂教学的封闭环境,建构起以教科书为载体,以教室为物理空间的小环境和以所有媒介为补充以日常生活乃至宏观世界为大环境的物理实验教学体系。在学习了《电功率》与《家庭安全用电》后,布置社会调查回访家中的导线和熔丝的更换情况,家中电能表的扩容情况等等做内容,新颖而又别致,都能从一个侧面反映居民生活水平的提高。我校所在村处于采矿塌陷区,附近村民正高高兴兴的搬迁给新楼房,因电工奇缺,一些农户室内室外的布线不能即时安装,特别是对楼梯开关的施工更是不熟,我们组织校物理兴趣小组,曾帮助多位家在该村同学完成了施工。通过活动的开展,使学生在活动中动手又动脑,激发了斗志,磨练了意志,培养了自主探究、创新的意识和习惯、发展了学生创新的能力。让学生真正参与,成为学习主体,这既是教学的最高境界,也是培养学生能力、形成正确价值取向的重要途径,是教育的最终目的之一。
培养和发展学生的自主创新素质和实践能力,不能游离于课堂教学之外,但也不能只局限于课堂教学之中。它必须贯穿于学科课程、活动课程、环境课程的始终,这是我们期待的理想境界。
三、建立新的实验评价机制,在评价中鼓励创新
新的物理课程标准提出了“发展性”评价体系。发展性评价侧重过程的评价,学生实验中的某一个好的实验设计,一次优秀的实验报告,一组精确的实验数据,一个创见,一个小教具等都应作为评价的依据,帮助学生认识自我,发掘学生的创新潜能,促进学生的发展。在探究滑动变阻器对电路的控制作用时,有的小组采用三人组合的方法“我提问滑片向左移,连入电路的电阻线的长度如何变化;你分析电阻如何变化,灯泡亮度如何变化;他动手操作验证猜想”,对这种新颖的合作交流方式,我及时给与肯定,并在全班和其他班的实验课上进行推广。
物理课程的创新重点就在实验的开发与创新设计上,在物理实验教学中如何实现创新的探索才刚刚起步,教师应解放思想,大胆尝试,积极探索创新,努力使物理实验教学真正成为培养学生创新精神和实践能力的新天地。

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