改革物理实验教学培养学生创新意识与实践能力.docx

改革物理实验教学培养学生创新意识与实践能力张艳娜新课程的一个重要理念是注重科学探究，提倡学习方式多样化。科学探究包括以下几个要素：提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、分析与论证、评估、交流与合作。科学探究的过程需要运用具体的方法，物理实验作为物理学科开展科学探究的重要思想和方法，是学生科学素养形成和发展的基础和组成部分。因此加强科学探究，特别是在高中物理课程中，运用科学探究的思想改革物理实验教学，使科学探究落到实处，能有效地提高学生的科学素养、创新意识和实践能力。本文从5个方面探讨如何在物理实验教学中落实科学探究的课程目标，培养学生创新意识、科学探究能力和实践能力。利用课堂演示实验进行方法教育，让学生学习科学探究的思想方法课堂演示实验是教师结合课堂教学内容的需要，用演示的方法进行的实验教学，是一种直观的教学手段。它是教师讲解物理学概念、规律的基础，也是培养学生思维能力、观察能力，掌握科学方法的有效途径。通过演示实验进行方法教育，不仅能让学生学会如何确定实验的步骤，掌握一些基本的实验技能，更重要的是引导学生学习实验设计的思想，研究物理问题的实验方法，为培养他们的物理创新能力打下良好的基础[1]。如初中学生在研究“导体电阻与哪些因素有关”的演示实验中，实验的要求是定性的，通过用保证电压U一定用电流强度来比较电阻R的大小，让学生体会到“控制变量”“间接测量”进行实验是中学阶段的一种重要方法。在教师的演示实验中,学生还可以潜移默化地学习到如“以大量小”“叠加法”“放大法”“替代法”“比较法”和“验证法”“模型法”以及用图象处理实验数据等探究物理问题的重要方法，在以后的学习中就能自主灵活地运用这些方法，培养探究意识。在多种实验方案的设计、讨论和辨析中培养学生的科学探究能力在高中电阻定律的学习中，引导学生在初中定性研究“导体电阻与哪些因素有关”实验的基础上深入探究定量关系，学生可以根据控制变量的方法提出设计方案，也可以提出一些具体问题，自己设计实验方法进行实验。这里介绍一个案例。形成猜想和假设1）有n条材料相同、长度相同、截面积s相等的电阻丝串联在电路中，设每条电阻丝的电阻为r，请推导出这些电阻串联的总电阻R的关系式。（根据串联电路的特点，R=nr，又由于电阻丝的总长L=n，可得：R/r=L/l）2）有n条材料相同、长度相同、截面积s相等的电阻丝并联在电路中，设每条电阻丝的电阻为r，请推导出这些电阻并联的总电阻R的关系式。（根据并联电路的特点，R=r/n，又由于电阻丝的总截面积S=ns，可得：R/r=s/S）3）根据上面推演的关系式，可能提出什么样的猜想？（电阻丝的电阻与其长度成正比，与其截面积成反比）设计实验因为这种关系是在给定的特殊条件下推导出来的，还没有证明是否具有普遍的意义，所以需要用实验来验证。为了设计实验，引导学生思考以下问题。1）需要验证的假设是什么？R与L和S的定量关系；2）怎样测量电阻R？应用欧姆定律。3）怎样选择和设计技术方案？学生与教师共同讨论，设计和选择一定的技术方案。方案1控制电压相同，分别改变导体的长度、截面积和材料，比较电流强度，如同初中物理实验中的方案。方案2控制电流强度相同，比较不同长度、截面积、材料的导体的电压，电路如图1所示。方案3测量电流、电压，用伏安法计算出导体的电阻，研究电阻与导体参数的关系。方案4替代法测电阻，即用电阻箱替代待测电阻，在其他条件不变的情况下，调节电阻箱电阻，使替代前后的电流相同。通过引导学生设计、选择实验方案，既体现了科学探究的思想，也是学习实验设计方法的过程，如间接测量的方法、控制变量的方法、等效替代的方法等。由于课堂上受时间的限制，一般只选择众多方案中的一种，不一定是最好的一种，而只是较可行的一种。最后学生从诸多的实验器材中选择恰当的实验器材来进行实验。从设计实验方案到确定实验器材，学生经历一个从发散到聚合的思维过程，学生在探究中体验科学方法的运用，这对培养学生的创造性思维和科学探究能力有着独到的作用。教师应认真体会，提高认识，并努力挖掘有关素材，以有效培养和提升学生的科学探究能力。变部分演示实验为随堂学生实验，让学生感受科学探究的乐趣，培养实践能力将一些演示实验改为随堂学生实验，尤其是探索性实验，可以增加学生动手和合作交流的机会，有利于提高观察和实验能力。如在学习电磁感应现象“探究电磁感应的产生条件”这节课时，课堂上在各组讨论提出电磁感应产生的可能条件后，让学生利用实验台上的大量仪器进行探究。教师有意识地引导学生进入科学探究的情景中，让他们亲身体验探索新知识的过程，在实验和观察基础上通过抽象思维和逻辑思维，和同组同学概括得出产生电磁感应的条件，达到理性认识，使自己成为“发现者”或“成功者”。这样探索性的学生随堂实验，使学生经历与科学家相似的探究过程，亲自参加问题的提