高中物理課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

1、高中物理課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)摘要：在實(shí)施素質(zhì)教育的今天，物理實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的重要內(nèi)容，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)方面所具備的作用正越來越多地受到人們的重視。本文在已有的創(chuàng)新理論根底上，以教育學(xué)、心理學(xué)、物理學(xué)實(shí)驗(yàn)理論為指導(dǎo)，并結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)，探討了在高中物理課外實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要意義，以及課外實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)改良和創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改良和創(chuàng)新、學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索等方面進(jìn)行了有益的嘗試，以期為培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的人才奠定良好的根底，從而到達(dá)素質(zhì)教育的終極目標(biāo)。關(guān)鍵詞：高中物理課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是對課堂教學(xué)的延伸，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，開展創(chuàng)新

2、活動(dòng)的重要途徑。"課外是學(xué)生學(xué)習(xí)的物理的廣大天地。充斥五光十色現(xiàn)象的自然界，與物理知識密不可分的生活環(huán)境，到處都能找到察看、思考、實(shí)驗(yàn)的課題。""課外小實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行У嘏囵B(yǎng)學(xué)生的興趣，拓寬學(xué)生的知識面和發(fā)展學(xué)生的特長。"在課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，學(xué)生可以充沛發(fā)揮其主動(dòng)性，在學(xué)以致用的同時(shí)，培養(yǎng)了動(dòng)手動(dòng)腦的能力，體驗(yàn)到了創(chuàng)新的樂趣，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新意識。一、利用課外小實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力1、認(rèn)真做好課本上安頓的課外小實(shí)驗(yàn)物理教材的開篇即指出"做一做"介紹簡單易行的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)盡力組織學(xué)生課外完成。教材選編的小實(shí)驗(yàn)，往往沒有引起教師的充沛注意，往往省略了這

3、些小實(shí)驗(yàn)，這是十分可惜的。放棄了這些小實(shí)驗(yàn)，等于放棄了讓學(xué)生動(dòng)手和發(fā)明才能的時(shí)機(jī)。示例:第一冊教材的第10面關(guān)于摩擦力的小實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生做一下，有助于學(xué)生理解力的概念，知道力的作用物體不需要接觸，知道靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力，有助于學(xué)生理解靜摩擦力這個(gè)難點(diǎn)。示例:第一冊教材的第38面測定反饋時(shí)間的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生做一下，有助于學(xué)生理解自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及反饋時(shí)間的含義。2、積極增加課外小實(shí)驗(yàn)為進(jìn)一步提高學(xué)生動(dòng)手的興趣，我們可以在教學(xué)中，與教學(xué)同步補(bǔ)充一些小實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然要以取材簡易，操作簡單，富有啟迪為原那么。示例:在學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動(dòng)后可補(bǔ)充小實(shí)驗(yàn)"滴水測重力加速度值g"。器材:可

4、控滴水的容器(如帶閥門的滴定管)，鐵架臺，秒表，水盤(接水用)實(shí)驗(yàn)過程:將裝水的玻璃管用鐵架臺固定好，放置于桌邊，調(diào)節(jié)閥門，讓水一滴滴滴下落入水盤中。從滴水落入盤子的聲音來控制兩滴水之間的時(shí)間，使滴水時(shí)間根本相等。記下一分鐘內(nèi)落下的水滴次數(shù)，從而計(jì)算出每一滴水落下的時(shí)間t，再用尺測量出管口到盤底的高度h，利用公式h=gt2/2就可近似求出g的值。此實(shí)驗(yàn)器材簡單，原理分明，且一人即可操作。對物體自由落體規(guī)律及g的測量會(huì)有更深的理解。二、指導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)具有較大的靈活性，需要學(xué)生掌握根底知識和根本辦法的前提下富有發(fā)明力。是訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新思維的有效載體。1、課題確

5、實(shí)定。教師可以提供應(yīng)學(xué)生一個(gè)研究課題，并提供多種實(shí)驗(yàn)思路和初步計(jì)劃，提供一般的實(shí)驗(yàn)條件，當(dāng)然課題也可以由學(xué)生提出。示例如何測重力加速度，用自行車測距離，等等。2、實(shí)驗(yàn)的計(jì)劃的選擇。學(xué)生可以不依照提供的計(jì)劃，獨(dú)立創(chuàng)建新的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。但老師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生擬定實(shí)驗(yàn)步驟，選定實(shí)驗(yàn)器材，自己摸索操作辦法，探求實(shí)驗(yàn)結(jié)論，自己撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。總之，充沛體現(xiàn)學(xué)生的自主獨(dú)創(chuàng)性。但是不論研究計(jì)劃如何，教師應(yīng)關(guān)注過程指導(dǎo)，使學(xué)生注意研究過程的科學(xué)性。對于一些發(fā)明性的思路與辦法，應(yīng)及時(shí)予以肯定。但應(yīng)注意，這種"關(guān)注"和"肯定"絕不是包辦代替。示例：已知沿公路而置的電線桿任意相鄰兩根間

6、距為s，設(shè)你乘坐的汽車正在作勻加速運(yùn)動(dòng)，你在車中用什么器材，采用什么辦法能測出汽車的加速度?此問題實(shí)際是課本上實(shí)驗(yàn)辦法的遷移，兩相鄰的電線桿相當(dāng)于紙帶上兩相鄰的點(diǎn)，只要用手表測出汽車經(jīng)過任意3根相鄰的電線桿所需的兩段時(shí)間t1、t2，根據(jù)處理紙帶的辦法即可求出加速度a=(s/t2s/t1)/(t1/2t2/2)。再比方，在學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律之后，我要求學(xué)生用除課本外的其它辦法驗(yàn)證"機(jī)械能守恒定律"。同學(xué)們設(shè)計(jì)出滴水法、斜面法、碰撞法等驗(yàn)證"機(jī)械能守恒定律"的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，富有創(chuàng)新的智慧火花的進(jìn)發(fā)實(shí)在是淋漓盡致。我在對有些計(jì)劃給予適當(dāng)指導(dǎo)后，讓學(xué)生對所設(shè)計(jì)的計(jì)

7、劃組裝實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)各設(shè)計(jì)計(jì)劃的優(yōu)缺點(diǎn)。在用滴水法驗(yàn)證"機(jī)械能守恒定律"的實(shí)驗(yàn)中，為了提高實(shí)驗(yàn)的精確度，確定前一滴水到地時(shí)后一滴水剛好滴出的準(zhǔn)確時(shí)刻，同學(xué)們想了不少方法，且頗具發(fā)明性。如，有兩同學(xué)互相配合，互相協(xié)作，一人察看，一人調(diào)節(jié)滴水高度，并用鋁盒接水，一邊用耳朵捕捉前一滴水到"地"時(shí)所發(fā)出的響聲，一邊察看后一滴水剛好滴了的瞬間，并及時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)，每做一次后互換角色再做，不厭其煩地共做了十幾次，測出100滴水滴下的時(shí)間，用平均值法求出每次水滴到"地"所用的時(shí)間，在用v=gt求出水到"地"時(shí)的速率，用v2/

8、2與gh相比擬，竟做到相對誤差乎接過5%的精確度。這體現(xiàn)了學(xué)生的探索精神，在一定程度上體現(xiàn)了學(xué)生正在成長中的強(qiáng)烈的進(jìn)取心、堅(jiān)決的信念和堅(jiān)韌的毅力諸方面的發(fā)明性品質(zhì)。歷史上許多馳名的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與構(gòu)思非常巧妙，堪稱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的榜樣。示例，盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)，其目的是為了探明原子內(nèi)部電子和其它粒子的分布狀況，以檢測湯姆遜的"棗糕式"模型。盧瑟福認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)這一目的的唯一辦法就是要穿透原子，就像用錐子刺入網(wǎng)球內(nèi)部以探知其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣。他選擇了α粒子作為"錐子"，據(jù)這一設(shè)計(jì)思想，盧瑟福精心巧妙地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，據(jù)實(shí)際結(jié)論提出了馳名

9、的"核式結(jié)構(gòu)學(xué)說"。細(xì)細(xì)體味這些思想，充沛理解，便可以為學(xué)生在應(yīng)用理論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)得以借鑒和啟發(fā)。三、學(xué)生課外設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例請你設(shè)計(jì)一個(gè)測量紙跟桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)的辦法。1、教學(xué)目標(biāo)1知識與技能使學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握滑動(dòng)摩擦力的概念培養(yǎng)學(xué)生自己分析問題和解決問題的能力讓學(xué)生理解物理量之間的聯(lián)系。2過程與辦法通過對f=N的分析，設(shè)計(jì)出可以一個(gè)可操作的物理過程，通過對過程中滑動(dòng)摩擦力的測量間接測量動(dòng)摩擦因數(shù)。3情感態(tài)度與價(jià)值觀通過學(xué)生動(dòng)手操作培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力提高學(xué)生分析問題和處理問題能力。2、重難點(diǎn)1理解和掌握滑動(dòng)摩擦力的概念以及公式f=N2學(xué)會(huì)間接測量的辦法。3、教學(xué)

10、過程與辦法該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y定物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)，無法直接測量，而摩擦力f=N是一個(gè)可測量的物理量，所以我們可設(shè)計(jì)一個(gè)物理過程，通過對過程中滑動(dòng)摩擦力的測量間接測量動(dòng)摩擦因數(shù)。計(jì)劃1:把木塊A下外表貼一張繪圖紙，如圖所示所示連接，調(diào)節(jié)B盤中祛碼，使木塊A被輕推后能向右勻速運(yùn)動(dòng)(目測)，測出盤與砝碼的總重力，即木塊所受的滑動(dòng)摩擦力，測出木塊所受的重力，其大小等于A與桌面間的正壓力N，據(jù)=f/N求出。計(jì)劃2:如上圖，水平臺上的重物M受到的重物m的拉力將會(huì)作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程如下:mgT=maTMg=Ma=mg(M+m)a/Mg式中加速度可以用M的滑動(dòng)距離s和滑動(dòng)所需的時(shí)間t求得:a=2s/

11、t2。所以=mg(M+m)x2s/t2/Mg=m/M(1+m/M)x2S/gt2如右圖，木塊A下外表貼上繪圖紙，如圖連接，用手拉動(dòng)木板B，同時(shí)讀出彈簧秤的讀數(shù)，即為木板間的滑動(dòng)摩擦力f測量出木塊所受重力，其大小等于木塊與木板之間的正壓力N，將鉤碼放在木塊上改變正壓力N，重復(fù)做7-9次，畫出f-N圖像，求圖線斜率即為。通過上述范例可知，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，緊盯實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，用發(fā)散性思維方式充沛調(diào)動(dòng)與之相關(guān)的根底知識完成實(shí)驗(yàn)，將對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到事半功倍的效果。四、教學(xué)效果我在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的這些創(chuàng)新的教法得到了同行和學(xué)生的一致好評。同教研組的教師都說:通過這樣的創(chuàng)新，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展學(xué)

12、生的好奇心和求知欲。而且實(shí)驗(yàn)器材易得，教師演示到位，學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的時(shí)間充足，做到了時(shí)間分配較合理。教學(xué)目標(biāo)落實(shí)在三維目標(biāo)上，既詳細(xì)又能到達(dá)，比擬合乎實(shí)際。教學(xué)重點(diǎn)突出，難點(diǎn)把握比擬準(zhǔn)確，根本概念、根本規(guī)律的介紹，比擬簡單、清晰。增加了開題式問題的探討，有利于培養(yǎng)學(xué)生的全面能力的提高，特別是有利于學(xué)生的創(chuàng)新能力的提高。有一定的推廣價(jià)值。學(xué)生都說:老師的這種辦法能激發(fā)我學(xué)習(xí)物理的興趣，能促使我積極思維，大膽猜測，能按自己的思維方式比擬自由地去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能通過自己的親身體會(huì)發(fā)現(xiàn)并掌握物理規(guī)律，可以使我在一種比擬愉快的情境下去理解物理規(guī)律，而不感覺到干燥無味，同時(shí)感到自己的動(dòng)手能力也有所

13、提高，對實(shí)驗(yàn)儀器的了解和使用辦法更分明。使我明白了物理實(shí)驗(yàn)的探索過程和過程中會(huì)遇到自己意想不到的問題，并能積極想方法去解決。只是感覺到時(shí)間比擬緊，要解決的問題好似很多，有時(shí)匆匆忙忙，有些問題并沒搞得很分明就下課了，可下課后又沒時(shí)機(jī)繼續(xù)研究下去。還有學(xué)生說:我感到自己的實(shí)驗(yàn)成績有明顯的提高，動(dòng)手操作的能力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解能力，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力等都有所提高，使我在學(xué)習(xí)物理時(shí)的主動(dòng)性加強(qiáng)了，減少了對老師的依賴性。如果學(xué)校能開題實(shí)驗(yàn)室，我們隨時(shí)可以去探討我們想研究的問題，會(huì)更好。實(shí)驗(yàn)并不因時(shí)間長了點(diǎn)而影響我學(xué)物理的效率，反而使我學(xué)習(xí)物理的興趣更濃，起到促進(jìn)的作用。而且通過物理實(shí)驗(yàn)的成績的測定，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績普遍提高，實(shí)