刊名: 教学与研究
Teaching and Research
主办: 中国人民大学
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 0257-2826
CN: 11-1454/G4
邮发代号: 2-256
历史沿革:
现用刊名:教学与研究
创刊时间:1953
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物理实验对学生创新思维能力的培养
【作者】 赵 乐
【机构】 (新疆阿勒泰市第三中学)
【正文】1.1 巧设实验问题,促进学生创新思维的发展
新一轮课程改革要求教师在实验教学中创造性的应用现代教学方法和教学手段,将研究性、引导性、发现性、归纳性等有机地结合起来,将多种教学方法进行优化组合,用“创造性地教”为学生“创造性地学”创造环境和条件。因此在演示实验、分组实验和学生小实验活动中,可以巧妙设置实验问题,鼓励学生积极思考,大胆想象,促进学生创新思维的发展。
例如,在浮力教学中,可安排学生用鸡蛋、清水、盐水探究浮力的大小与什么因素有关:将一个生鸡蛋放入一杯清水中,观察鸡蛋的沉浮情况:加入适量食盐,并不断搅拌,直到鸡蛋悬浮于水中任何位置:继续向杯中放入食盐,直到鸡蛋漂浮于水面上。设计以下问题:
(1)以上现象中,清水中加入食盐,什么发生了变化?什么未发生变化?
(2)鸡蛋沉底、悬浮、漂浮时分别受到哪几个力的作用?
(3)鸡蛋沉底、悬浮、漂浮时受到的浮力大小是否相等?
(4)鸡蛋沉底、悬浮、漂浮时排开水的体积是否相等?
(5)浮力的大小与什么因素有关?(浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体的密度有关,液体的密度越大,物体受到的浮力就越大)。
又如在速度实验教学中,让学生根据百米竞赛这一实际情景,思考以下问题:怎样比较两个同学跑得快慢?学生可能回答,跑在前面的同学跑得快:接下来再问,计时员是怎样比较两人快慢的?学生可能回答,所用时间短的那个同学跑得快:接下来再问:a.跑在中途的两个同学,他们通过的路程是否相同?所用的时间是否相同?b.跑完全程的两个同学,他们通过的路程是否相同?所用的时间是否相同?通过以上问题思考,使学生明确,比较物体运动快慢的方法有:两个物体运动相同的路程时,比较所用时间的长短:在两个物体运动时间相同时,比较通过路程的长短。然后通过小车实验统一到比较单位时间内通过路程的长短。
这样层层设问,可以活跃学生思维,使学生能够积极思考,既传授了知识,培养了学生的分析概括能力、语言表达能力,又可促进学生创新思维能力的发展。
1.2 引导学生多做一些关于研究性、设计性、综合性的实验
从教学角度来讲,多做一些关于研究性、设计性、综合性的实验,更能促进学生创新思维能力的提高。高校教育培养的高等应用型人才,其应用不只是继承性应用,而是创造应用:不只是对现有知识、技术和方法的应用,而应通过不断学习新知识、新技术、新方法,创造性地分析新情况,解决新问题:不但能胜任现有的职业,而且具有一定的发展潜力。实验教学中,老师应引导学生深入观察目标之外的现象。多问几个为什么,并且老师可以选取一些实验,有意识引导学生、鼓励学生根据实验目的、原理进行多方位、多角度的思考,然后再自行设计实验。例如,在“用伏安法测导体电阻”实验中,教师应先给各组提供一个阻值相同的电阻让学生测量,但是可能有的学生将电流表内接,有的将电流表外接,这样将导致彼此间测量结果的较大差别,当然,疑惑也就由此产生:“为什么用相同阻值的电阻测量还能产生这么大的差别呢?”“到底哪一个测量值比较准确?”“怎样才能减少测量的误差?”这时,学生会怀着解决问题的迫切心情去通过实验并结合实验原理及误差的来源进行探索。进而会使他们发现,电流表内接与外接测量同一电阻,会导致测量结果的较大差别,为了减少测量的误差,应根据被测电阻的大小及电流表、电压表的内阻等具体情况确定电流表的接法。但由于这种简单伏安法电路本身的不完善,不论是采用电流表内接还是外接,都有系统误差。那么,能否消除这种系统误差呢?这时,教师便可以向学生介绍补偿的思想,引导学生设计出原理上较为完善的电压补偿和电流补偿电路。这时,由于电流表和电压表不够准确带来的误差又会成为主要矛盾,如何解决这个矛盾?经过进一步引导,可使学生认识到,如采用准确度高得多的电阻箱和灵敏度很高的电流计来代替电压表和电流表,便可大大提高测量精度。最后,再让学生分别用上述三种方法实际测量同一个标准电阻的阻值,比较测量的结果证实了理性的分析。相信,通过如此的发现探究,学生对怎样较准确地测量电阻的问题就会有很深刻的认识。而且,不仅如此,还可以让学生自行设计实验,独立完成有关实验,这样,可以让他们的创造性思性得以发展,培养创造能力。
1.3 培养学生的求异的创新思维品质
审视传统的物理教学,我们的观念总是强调确定性,排斥可能性,在这种教育的熏陶下,培养的学生往往长于求同,而弱于求异,其结果往往是墨守成规,缺少创新。要真正塑造创造型的人才,教师在教学中必需要鼓励学生勤于观察、敢于质疑,勇于发问,即便对那些已成定论的东西也不妨去重新审视或争论一番,使之不成为僵死的教条。诚如笛卡尔所说:“科学产生于怀疑”。以测量性实验为例,由于每一种测量仪器都有其基本的固定的作用,如用刻度尺测长度、用天平测质量等,但如果要求突破测量仪器固有的功能(局限性)去测量一些看似没有因果联系的物理量,这对培养学生的求异思维品质无疑是一条“绿色通道”。
有一些常用的实验方法,如比较法、放大法、补偿法、共轭法等。在实验设计的过程中,实验方法起着关键的作用,而求异思维则为实验方法的选择开拓了思考的不同途径。当然,科学求异决不是胡思乱想,它来源于扎实的知识基础和敏捷的思维能力,既要敢于想,又要善于想,才能充分发挥实验方法的长处,以较高的效率、简明的方法去解决面临的新问题。
物理实验本身就是一个操作过程,以学生分组实验为主,使每个人都有实验操作机会,注重学生手与脑的完美结合去探索万物的规律,以达到培养学生创新能力的目的。分组实验可以增强学生之间的相互协作能力,增进同学之间的友谊,相互“切磋”,使学生的创造能力得到丰富和发展,并且还能积累团队工作的经验,这能为学生日后胜任工作岗位作好铺垫。分析实验过程所产生误差是实验教学中的一个非常重要的环节,对于物理实验中数据的变化,只有科学地分析,才能得到想要的结论,因此对试验误差的分析,不仅能增强学生科学的分析方法能力,而且能使学生透过现象看到物理规律的本质,通过实验数据的变化来抽象概括出物理概念和物理规律。深化实验过程和分析试验误差不仅可以培养学生严谨、细致、实事求是的科学态度,而且能培养学生善于动脑、动手和科学的研究方法等良好习惯,真正提高学生的综合素质。
总之,在物理实验教学中,不断地培养学生发散思维能力,能使学生对实验问题的理解不落俗套,敢于求异,解决实际问题能够不拘一格,不断地运用发散思维方法解决问题,才能摆脱习惯思维的束缚,拓宽思维范围,从而使创造性思维能力得到发展,以适应当前素质教育的需要。
新一轮课程改革要求教师在实验教学中创造性的应用现代教学方法和教学手段,将研究性、引导性、发现性、归纳性等有机地结合起来,将多种教学方法进行优化组合,用“创造性地教”为学生“创造性地学”创造环境和条件。因此在演示实验、分组实验和学生小实验活动中,可以巧妙设置实验问题,鼓励学生积极思考,大胆想象,促进学生创新思维的发展。
例如,在浮力教学中,可安排学生用鸡蛋、清水、盐水探究浮力的大小与什么因素有关:将一个生鸡蛋放入一杯清水中,观察鸡蛋的沉浮情况:加入适量食盐,并不断搅拌,直到鸡蛋悬浮于水中任何位置:继续向杯中放入食盐,直到鸡蛋漂浮于水面上。设计以下问题:
(1)以上现象中,清水中加入食盐,什么发生了变化?什么未发生变化?
(2)鸡蛋沉底、悬浮、漂浮时分别受到哪几个力的作用?
(3)鸡蛋沉底、悬浮、漂浮时受到的浮力大小是否相等?
(4)鸡蛋沉底、悬浮、漂浮时排开水的体积是否相等?
(5)浮力的大小与什么因素有关?(浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体的密度有关,液体的密度越大,物体受到的浮力就越大)。
又如在速度实验教学中,让学生根据百米竞赛这一实际情景,思考以下问题:怎样比较两个同学跑得快慢?学生可能回答,跑在前面的同学跑得快:接下来再问,计时员是怎样比较两人快慢的?学生可能回答,所用时间短的那个同学跑得快:接下来再问:a.跑在中途的两个同学,他们通过的路程是否相同?所用的时间是否相同?b.跑完全程的两个同学,他们通过的路程是否相同?所用的时间是否相同?通过以上问题思考,使学生明确,比较物体运动快慢的方法有:两个物体运动相同的路程时,比较所用时间的长短:在两个物体运动时间相同时,比较通过路程的长短。然后通过小车实验统一到比较单位时间内通过路程的长短。
这样层层设问,可以活跃学生思维,使学生能够积极思考,既传授了知识,培养了学生的分析概括能力、语言表达能力,又可促进学生创新思维能力的发展。
1.2 引导学生多做一些关于研究性、设计性、综合性的实验
从教学角度来讲,多做一些关于研究性、设计性、综合性的实验,更能促进学生创新思维能力的提高。高校教育培养的高等应用型人才,其应用不只是继承性应用,而是创造应用:不只是对现有知识、技术和方法的应用,而应通过不断学习新知识、新技术、新方法,创造性地分析新情况,解决新问题:不但能胜任现有的职业,而且具有一定的发展潜力。实验教学中,老师应引导学生深入观察目标之外的现象。多问几个为什么,并且老师可以选取一些实验,有意识引导学生、鼓励学生根据实验目的、原理进行多方位、多角度的思考,然后再自行设计实验。例如,在“用伏安法测导体电阻”实验中,教师应先给各组提供一个阻值相同的电阻让学生测量,但是可能有的学生将电流表内接,有的将电流表外接,这样将导致彼此间测量结果的较大差别,当然,疑惑也就由此产生:“为什么用相同阻值的电阻测量还能产生这么大的差别呢?”“到底哪一个测量值比较准确?”“怎样才能减少测量的误差?”这时,学生会怀着解决问题的迫切心情去通过实验并结合实验原理及误差的来源进行探索。进而会使他们发现,电流表内接与外接测量同一电阻,会导致测量结果的较大差别,为了减少测量的误差,应根据被测电阻的大小及电流表、电压表的内阻等具体情况确定电流表的接法。但由于这种简单伏安法电路本身的不完善,不论是采用电流表内接还是外接,都有系统误差。那么,能否消除这种系统误差呢?这时,教师便可以向学生介绍补偿的思想,引导学生设计出原理上较为完善的电压补偿和电流补偿电路。这时,由于电流表和电压表不够准确带来的误差又会成为主要矛盾,如何解决这个矛盾?经过进一步引导,可使学生认识到,如采用准确度高得多的电阻箱和灵敏度很高的电流计来代替电压表和电流表,便可大大提高测量精度。最后,再让学生分别用上述三种方法实际测量同一个标准电阻的阻值,比较测量的结果证实了理性的分析。相信,通过如此的发现探究,学生对怎样较准确地测量电阻的问题就会有很深刻的认识。而且,不仅如此,还可以让学生自行设计实验,独立完成有关实验,这样,可以让他们的创造性思性得以发展,培养创造能力。
1.3 培养学生的求异的创新思维品质
审视传统的物理教学,我们的观念总是强调确定性,排斥可能性,在这种教育的熏陶下,培养的学生往往长于求同,而弱于求异,其结果往往是墨守成规,缺少创新。要真正塑造创造型的人才,教师在教学中必需要鼓励学生勤于观察、敢于质疑,勇于发问,即便对那些已成定论的东西也不妨去重新审视或争论一番,使之不成为僵死的教条。诚如笛卡尔所说:“科学产生于怀疑”。以测量性实验为例,由于每一种测量仪器都有其基本的固定的作用,如用刻度尺测长度、用天平测质量等,但如果要求突破测量仪器固有的功能(局限性)去测量一些看似没有因果联系的物理量,这对培养学生的求异思维品质无疑是一条“绿色通道”。
有一些常用的实验方法,如比较法、放大法、补偿法、共轭法等。在实验设计的过程中,实验方法起着关键的作用,而求异思维则为实验方法的选择开拓了思考的不同途径。当然,科学求异决不是胡思乱想,它来源于扎实的知识基础和敏捷的思维能力,既要敢于想,又要善于想,才能充分发挥实验方法的长处,以较高的效率、简明的方法去解决面临的新问题。
物理实验本身就是一个操作过程,以学生分组实验为主,使每个人都有实验操作机会,注重学生手与脑的完美结合去探索万物的规律,以达到培养学生创新能力的目的。分组实验可以增强学生之间的相互协作能力,增进同学之间的友谊,相互“切磋”,使学生的创造能力得到丰富和发展,并且还能积累团队工作的经验,这能为学生日后胜任工作岗位作好铺垫。分析实验过程所产生误差是实验教学中的一个非常重要的环节,对于物理实验中数据的变化,只有科学地分析,才能得到想要的结论,因此对试验误差的分析,不仅能增强学生科学的分析方法能力,而且能使学生透过现象看到物理规律的本质,通过实验数据的变化来抽象概括出物理概念和物理规律。深化实验过程和分析试验误差不仅可以培养学生严谨、细致、实事求是的科学态度,而且能培养学生善于动脑、动手和科学的研究方法等良好习惯,真正提高学生的综合素质。
总之,在物理实验教学中,不断地培养学生发散思维能力,能使学生对实验问题的理解不落俗套,敢于求异,解决实际问题能够不拘一格,不断地运用发散思维方法解决问题,才能摆脱习惯思维的束缚,拓宽思维范围,从而使创造性思维能力得到发展,以适应当前素质教育的需要。