如何在物理实验课中培养学生创新能力
如何在物理实验课中培养学生的创新能力
张 兆 平
安徽省灵璧第一中学（234200）
摘要：随着新技术革命突飞猛进的发展，世界经济一体化，人才竞争全球化的加速，教育也受到了严峻的挑战。社会的需要促使知识结构发生巨变，人类的进步对人材的要求更为苛刻。教育要转变观念，要突出学习的创造性，教学活动要时时关注学生的创新能力。物理实验重视创新与探索，在物理实验课教学中培养学生的创新能力有得天独厚的条件。
关键词：物理实验、创新能力、多元思维
江泽民同志曾指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。”中学物理是基础教育中的重要学科，肩负着培养各类科技人才的重任，物理教学活动中只有有意识地加强对学生创新能力的培养，才能满足社会发展对创造性人才的需要，实现教育的最终目的。实验是创新的摇篮，在物理实验课教学中培养学生的创新能力有着得天独厚的条件。实验能激活创造性思维，激发学生创新的欲望，学生能利用动手操作和动脑思考的机会，在手脑并用活动中表现出令人意想不到的创新能力。
一、排查故障，明理创新
真理往往隐藏在种种现象的背后，透过现象看本质才能在认识上有所突破。在《探究串联电路电流规律》和《探究串联电路电压规律》这两个实验中，有的同学错误地连接了如图一、图二所示的电路：
在图一中，学生闭合S后发现：L1不亮，L2比邻组更亮，电流表示数也比
邻组大。在图二中，学生闭合S后发现：L1与L2均不发光而电压表示数却比邻组的大。老师发现后，并不要立即纠错，让他们自己排查故障，并分析这种现象背后隐藏的重要结论。他们激烈讨论，大胆猜想，有的同学还利用图三，图四所示的电路进行类比，终于得出创造性的结论：电流表的电阻很小，电压表的电阻很大。
二、明察现象，引导创新
爱因斯坦说过：“发现问题往往比解决问题更重要。”解决问题也许仅仅是技能，而发现问题却需要创造性的想象力。明察实验现象，从现象中发现问题，并尝试解决问题的方法，这样便实现了思维能力质的飞跃。
在保持电压不变《探究一段导体中的电流跟这段导体电阻关系》的实验中（如图五），当把AB间5欧的电阻换成10欧的电阻之后，
学生往往是不假思索地移动滑动变阻器的滑片使电压
表示数保持不变，然后记录电流表的示数。老师如果
不加以启发和引导，学生便失去了一次思维创新的机
会。老师要提示学生不要急于求成，应仔细观察保持滑
动变阻器滑片位置不变时，电压表示数如何变化？为什
么会这样变化？怎样解决？同学们经过激烈讨论后认为：换成10欧电阻之后，由于保持滑片位置不变，所以电器总电阻增大了，导致电路中总电流变小，滑动变阻器两端电压变小，因此电压表示数增大。这时应将滑片向右移动，增大滑动变阻器的阻值，才能使电压表示数减小，达到保持电压不变的目的。
有的同学甚至提出：当滑片滑至最右端时若仍不能使电压表示数减小为原来值时，可更换一个阻值变化范围更大的滑动变阻器或降低电源电压的办法来达到保持电压不变的目的。
经过这一系列思维活动，学生不仅验证了欧姆定律，知道了串联电路的分压规律，而且还知道出现预料不到的情况时，应该如何处理，实现了由单一思维向多元思维的创新。
三、打破常规，拓展创新
在《伏安法测电阻》实验中，有一小组同学发现电流表损坏，要求更换。老师可根据学生实际水平，启发学生思考：如果没有电流表能否重新设计电路完成实验任务？鼓励学生打破常规，展开丰富的想象，反复设计，反复论证。教师适时引导，帮助学生拓展思维空间。他们最终设计图六所示电路，创新出《伏阻法》测出了待测电阻的阻值。
教师还可根据小组完成实验的情况，针对完成好的同学再鼓励他们创新出《安阻法》测电阻，有的同学设计图七所示的电路也圆满完成实验任务。
教学的最终目的是教会学生学会创新，学生的智力资源丰富而宽广，让学生从沉重的作业负担中解脱出来，放开束缚他们思维发展的种种枷锁，发挥实验课的优势，不放过物理实验课培养学生创新能力的机会。
四、鼓励猜测，勇于创新
想到才有可能做到，所以科学探究的首要环节便是猜想与假设，允许学生在实验前大胆猜测，并在实验中设法验证，这对培养学生创新能力有十分重要的作用。
在做《探究电动机转速跟电流关系》（如图八）的
实验中，有几个小组同学发现：电动机转子被卡住后，
电流表示数较大，而电动机正常运转后，电流表示数减
小。教师不要放过这一重要现象。鼓励学生大胆猜测，允许学生展开激烈的讨论。
有的学生猜想：这是由电动机线圈温度变化引起的。他们认为电动机刚通电时，线圈温度低，电阻小，所以通过的电流大，通电一段时间后线圈温度升高，电阻增大，所以通过电动机的电流减小。
另一部分同学提出反对意见：随着通电时间的延长，电动机的温度会不断升高，而电动机正常运转后，电流表示数基本稳定不变，所以猜想不成立。
又有同学猜想：这是由于电流通过电动机后做功结果不同造成的。电动机转动前电能全部转化为内能，而线圈转动后，大部分电能转化为机械能，内能减小，所以电流减小。
还有同学猜想：这是由于电磁感应现象引起的。电动机转动后，线圈在磁场中做切割磁感线运动，线圈中产生感应电流，感应电流方向与外加电流方向相反，所以电流表示数减小……
这些猜想正确与否无关紧要，调动学生思考的积极性和主动性才是至关重要的。随着年龄和知识的增长，他们最终会弄明白的。这节实验课开拓了学生创新思维，激发了学生创新的动机，加强了知识与技能的联系，提高了学生的创新能力。
给学生宽阔的空间，他们才会有宽阔的舞台，教育才会有更大的收益。物理学科注重理论联系实际，在物理实验课中，培养学生创新能力对于整个社会的发展和科学进步都有重要的作用。改革僵化的教学模式，完善并落实教育新理念，在加强学生全面发展的同时，注重创新能力培养，使培养出来的人材，具有高素质，富有创造力，真正理解21世纪的生存理念。
