江泽民同志一九九九年六月在全国教育工作会议上的讲话指出:教育在培养民族创新精神和培养创造性人才方面肩负着特殊的使命。新时代高素质人才的大量需求,迫使中国教育必须进行一场深刻的变革。这就要求教师要更新教育理念,大胆实践现代教学方法,全面实施素质教育。物理是一门实验科学。改革传统实验教学,由验证式实验向探究性实验转变,对于培养学生的观察能力、思维能力、和创新能力有着深远意义。学生在进行探究性实验时,先要对所探究的内容进行假设,然后自行设计实验,从中发现物理规律,获取物理知识。在具体实施过程中,我根据具体的教学内容和教学安排,从三个方面突出学生综合实验能力的培养。
一、培养学生的观察能力。
学生的观察能力是通过教师的引导,在物理实验的观察活动中逐步培养和发展起来的。所以教师在探究性实验教学中要有意识地激发学生的观察兴趣,设计新颖、有趣、效果明显的探究式演示实验或学生实验,不断提高他们观察的敏锐性、深刻性和精确性。
1、激发学生的观察兴趣。有趣的、生动的、神秘的实验能像磁铁般吸引学生的注意力。例如,在讲《大气压》一节时,先做试管自动上升实验,将较大试管装满水,再将较细的空试管插入较大试管中一半深处。二个试管倒置后,当学生看到较细的试管不仅不会掉下来,反而在较大试管中缓缓上升时,立即产生浓厚的兴趣,很想知道是什么力量使试管上升。学生因而产生强烈的求知欲。紧接着,再做一个“杯水倒置”的实验,手中拿一个盛满水的玻璃杯,问:“如果把水杯倒过来,水会流出来吗?”学生异口同声回答说:“会!”然后我在杯口盖上一张硬纸片,再把盛满水的杯子倒过来,当学生看到水一点也没有流出来,与自己作出的判断截然相反,则会感到惊奇万分!从而大大激发了观察兴趣,调动了学生的积极性和主动性。
2、教给学生正确的观察方法。一般常用的观察方法有整体观察法、局部观察法、重点观察法等,观察技巧有连续观察、对比观察、转换观察等。在平时物理教学中,如果能根据实际情况,教给学生科学的观察方法和技巧。就会取得很好的观察效果。例如:演示气体对外做功内能减少的实验,从塞子上的开口往管里打气,当塞子从管口跳起的同时,管内液面上方将短暂出现少量“白雾”,这时要向学生讲清楚观察的重点。因为塞子跳起时会发出“嘭”的一声,学生的注意力往往会被响声所吸引,而错过了观察“白雾”的时机。对实验过程中稍纵即逝和不引人注目的现象,以及由量变到质变关键时刻显示出来的现象要引导学生进行重点观察。不断提高学生观察的敏锐性,从而提高学生的观察能力。
二、培养学生思维能力。
著名教育心理学家布鲁纳指出教学的核心是“思维”教学。思维是人脑对客观事物间接的概括的反映。一切发明创造离不开科学的观察、思维和推理。传统的物理实验,实验器材、实验原理、实验步骤,基本上都由书本提供。学生习惯于按照书本给定的器材、步骤去做实验,因而学生的实验过程与实验结论大同小异,缺乏创造性,能力得不到培养。探究性实验对于培养学生的思维能力有很大的优势。它的特点在于实验结果或结论未知,学生需要综合利用已学的知识去完成实验。实验过程中思维能力得到了较好的锻炼。例如:初中阶段探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关系的实验。让学生自己找实验器材,自己设计实验方案。大胆假设,并在探究实验中寻找结论。不少学生大胆猜想:提出与接触面粗糙程度有关;与压力的大小有关;与接触面的受力面积大小有关等假想。然后再做实验去探索求证。在此过程中,教师可引导学生不断质疑、释疑,但不直接告诉结论。最后,引导学生在实验数据的基础上通过归纳推理、总结出实验结论:(1)相同接触面时,压力越大,滑动摩擦力越大。(2)相同压力时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。当然,学生的结论难免有错误,教师可帮助他们通过分析纠正。学生在探究实验过程中,大胆假设、探索求证、科学推理,逐步形成正确的思维方法,从而培养了学生的思维能力。
三、培养学生的创造能力。
创造能力是人们在创造性地解决问题的过程中所表现出来的一种个性心理特征的综合。“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家发达的不竭动力。”探究性实验有利培养学生创造性地运用知识、解决实际问题的能力。学生可根据实验目的自己设计实验,选择适当的实验器材,确定实验步骤,独立进行实验操作,得出实验数据,并分析、归纳出实验结论。这样,留给了学生很大的空间去想象、探索、创造,创造力得到了充分的体现和锻炼。例如:现有电压不变的电源,电流表、滑动变阻器(已知最大阻值为R)、待测电阻Rx的值。不少学生通过运用已学知识,巧妙地设计一至三种实验电路,独立连接电路,成功地测出电阻Rx的值。学生在自己动手、动脑、探究实验过程中,创新能力有了很大的提高。
另外,鼓励学生多运用已掌握的物理知识去设计一些探究的课外实验,对提高学生的创造力有重要作用。如:利用蹄形磁铁、自扎线圈、小水车等制作小型发电机。或利用空热水瓶(内外两层之间几乎是真空)和音乐卡设计一个小实验来探究真空能否传声。或制作潜望镜、电铃、“孔明灯”等。学生通过课外小实验、小制作活动,充分发挥了学生的聪明才智,使同学们在课堂上掌握的物理知识与生活实践紧密联系起来。培养了学生勇于探索、大胆创新、热爱科学的精神,从而不断提高学生的创造力。