浅谈物理实验教学改革及创新能力培养

21世纪是创新的世纪。以培养学生的实践能力和创新精神为主要目标的素质教育，形成了新世纪教育改革的主导。因此，各级命题也正发生着深刻的变革。纵观近几年中考物理试题，我们不难发现，一些“探索性”、“设计性”的开放式实验不断出现，并逐渐成为中考实验考查的主流。但是，从考试反馈的情况来看，这类题得分率较低，很多学生对这类问题束手无策，缺乏应有的应变能力、创新能力。

是什么原因造成我们的学生缺乏应变能力、创新能力？我认为问题在于我们教师。几十年的应试教育，唯分至上的倾向，仍根深蒂固地影响着教学。在实验教学中，仍存在以下现象：（1）“看实验”代替着“做实验”；（2）讲述实验代替着演示实验；（3）演示实验代替着分组实验；（4）目的、器材、步骤、结论都固定程序化的分组实验代替着多维开放式的设计实验。

这样，老师“动手”代替了学生“动手”，老师的思维代替了学生的思维，老师的认识结果代替了学生的认识过程，极大地限制了学生的动手能力和思维想象的空间，限制了学生思维的发展，束缚了学生的手脚，学生变成了被动的知识接收器。因此，我们教师必须更新教学观念，加深对实验教学的认识，通过对实验教学的改革，引导学生动手动脑，实践体验，领悟物理知识的形成过程及其应用，逐步培养科学价值观和实践创新能力。

一、改革实验方式

1．改演示实验为师生协同实验

传统的演示实验，由老师做实验，学生看现象，往往是老师做得卖力，学生看得模糊难以调动学生的积极性，难以促使学生去主动思考。而师生协同式的实验，学生在老师的指导下，亲自参与实验的操作，自主的观察、思考、归纳，这样学生参与积极、思考主动、思维活跃，创新的火花迸射，实验效果也就截然不同。

2．适当增设探究性实验

物理教学中针对教材内容，组织学生进行探究性实验，是开展研究性学习的较好方式。教学中由老师或师生共同创设问题情境，提供相关实验器材和背景资料，让学生自己拟定研究方案、实验步骤，引导学生通过自己的实验，观察分析、讨论、总结，去发现物理现象，探索物理规律。例如，“用电压表和电流表测电阻”是学生已经完成了“组成串联和并联电路”、“用电流表测电流”、“用电压表测电压”三个实验之后进行的，是前三个实验的综合。若只让学生依照课本程序化地去完成这个实验，对学生来说缺乏新鲜感、神秘感，不利于激发学生的兴趣和创新意识。若是我们在该实验教学中创设新的情境，引导学生进行探究，效果则大为改观。大体上可按以下步骤操作：（1）学生根据课前的预习，完成“伏安法”测电阻的实验；（2）将各小组的电流表拿走，并补发一个已知阻值的电阻，要求测未知电阻；（3）学生讨论分析，老师适当点拨，引导学生设计实验方案；（4）老师与各实验小组交流，引导学生实验并寻求规律；（5）有电流表，已知电阻，无电压表，怎样测未知电阻；（6）若原“伏安法”电路中，电压表烧坏了，在不拆电路的情况下利用滑动变阻器测未知电阻；（7）引导学生借鉴前面实验的创新思维方法，设计新的方案，运用各种方法测量未知电阻；（8）归纳测电阻的方法，探索规律，拓展思维。

实践证明，创设情境进行探究性实验，学生充满好奇，乐于一探究竟。这有利于激发学生的求知欲，创新欲和主体意识，有利于培养学生的实验能力、创新能力，有利于提高学生的科学素养。

二、开放实验方法

实验方法开放是指实验方法的多样性。开放实验方法，训练学生的发散性思维，能很好地拓展学生的思维空间。例如，密度的测量，如果只局限于课本，用天平测质量，量筒测体积，方法单一，学生的思维空间小。在教学中，当学生完成教材的分组实验后，教师可以将量筒拿走，要求学生用天平、烧杯、清水，不用量筒测出牛奶的密度。教师先引导学生找到问题的难点所在：没有量筒，怎样测牛奶的体积？然后让学生围绕这个问题，展开思考、讨论，探索解决问题的方法，最终学生自己找到“等量替代法”解决了问题。由此引申，可引导学生发散思维，利用浮力、压强等知识来探求测量密度的方法，诸如“称重法”、“曹冲称象法”、“排水法”等。进一步设问：没天平、量筒能不能测密度？只用刻度尺能不能测密度？学生的思维会得到一次又一次跃迁。

三、优选实验题材

课本中的分组实验，器材是已经确定的，过程是程序化的。而实验题材的开放，则是围绕实验目的，进行器材的选择、组合，也导致了实验方法、过程的多样性、创造性。

例如有这样一题：为了测量一小正方体金属块的密度（其密度小于水），现有以下器材：直尺、天平、量筒、水、弹簧秤、细线、烧杯等，写出四种不同方法测量密度所需器材的组合。

教师可引导学生进行开放性的思维：测质量有哪些方法？测体积有哪些方法？哪些物理量的求解中有密度这个物理量？

通过这样的多向思维，进行科学的排列组合，我们至少可得到以下几种组合：

（1）天平、直尺；

（2）天平、量筒、水、细线；

（3）弹簧秤、直尺；

（4）弹簧秤、量筒、水、细线；

（5）弹簧秤、烧杯、水、细线（称重法）；

（6）烧杯、量筒、水、细线（曹冲称象法）；

（7）天平、烧杯、水、细线（排水法）。

实验题材开放，还包括用指定器材去完成多个实验，比如用一张纸可以做几个实验。这种不定向的问题，能很好地点燃创造的火花，例如，2002年广东省中考试题第21题：“简易器材：一个圆柱形平底玻璃杯、一块硬纸片、若干个充了气的气球，一块海绵和一桶水，利用一种或两种以上器材，设计三个力学实验。”若在平时的教学中我们注意培养学生开放性的创新思维能力，学生只要开动脑筋，就能设计出合理的方案。如可以做：⑴惯性实验；⑵证明大气压存在的实验；⑶研究压强大小与什么因素有关的实验；⑷证明力的作用是相互的实验；⑸物体沉浮条件实验。如果不规定是力学实验，还可以做：光的折射实验，放大镜成放大的像的实验等。

四、拓展实验空间

在平时的分组实验中，由于每组有2～3个人，其中有的人动手机会较少，还有些学生由于实验能力或实验故障等原因，没有很好地完成实验，他们有重做实验的强烈欲望；在平时开放性的实验方案设计中，学生设计了实验方案后，也极想变“纸上谈兵”为“现场实战”，检验自己的设计成果。这些都需要我们创设条件，开放实验场地――实验室，供学生施展身手。在人力、物力许可的条件下，每周可以开放实验室2～3次，由实验员和科任老师协调安排。开放实验室，可增加学生的动手动脑机会，满足学生的求知需求，有利于引导、诱发学生去思考、去实践、去探索、去创造。

此外，在实验教学中布置作业，不要只布置单一的书本理论作业，还可开放实验作业方式，既有动笔的理论作业，又有动手的课外小实验、小制作以及试验问题和实验方案设计。例如，叫学生自制万花筒、小天平、自制橡皮弹簧秤等；叫学生测沙子的密度，把电流表改成电压表等；再如，学习了电路后，让学生设计楼道电路；学了杠杆后，设计用一小量程的弹簧秤测一大桶水的质量等。开放的实验作业，对激发学生的兴趣，发展学生的爱好和特长，培养学生的创新能力都非常有益。

总之，实验是物理学的基础，开放创新的实验教学是培养学生创新能力的有效途径。我们教育工作者，要不断更新教育教学观念，在实验教学中以认识论、现代教学论、自然科学方法论以及心理学原理为理论依据，不断地探索新的教学策略，努力提高学生的创新能力和科学素养。