物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。在中學(xué)物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有極其重要的地位，它的不可替代的作用已被廣大物理教育工作者認(rèn)識和重視。尤為重要的是，加強(qiáng)和改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)已成為邊遠(yuǎn)山區(qū)學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一條重要途徑。

一、介紹著名的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識

在物理學(xué)史上有許多精彩的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想的創(chuàng)造性、實(shí)驗(yàn)裝置的新穎性和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的藝術(shù)性，催生了不少物理學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)或技術(shù)上的出色發(fā)明。介紹這些實(shí)驗(yàn)可向?qū)W生展現(xiàn)有趣的物理現(xiàn)象，呈現(xiàn)許多真實(shí)的、形象的物理故事。學(xué)生在好奇心的驅(qū)使下，會產(chǎn)生極大的興趣去探索未知，從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)的欲望和學(xué)習(xí)的需要。例如，伽利略在自由落體實(shí)驗(yàn)中，大膽地向公眾的觀點(diǎn)挑戰(zhàn)，他利用最簡單的、人人都可以做的實(shí)驗(yàn)來證明“物體下落的時(shí)間與重量成反比”的觀點(diǎn)是不正確的。他在比薩斜塔上同時(shí)落下一重一輕的兩個鐵球，讓大家看到兩個鐵球同時(shí)落地，從而展示了自然界的客觀規(guī)律——在同一地點(diǎn)，一切物體在自由落體運(yùn)動中的加速度都相同。

又如，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律F＝G，但其中的引力常量G等于多少?牛頓本人也不知道，因?yàn)橥ǔ蓚€物體之間的萬有引力實(shí)在太小了，用常規(guī)的方法無法測出。在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百多年后，英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤裝置，通過三次巧妙的測量變換和放大，首先在實(shí)驗(yàn)室里相當(dāng)準(zhǔn)確地測出G，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算出地球的密度。另一位物理學(xué)家坡印廷稱贊說：“卡文迪許實(shí)驗(yàn)開創(chuàng)了弱力的新時(shí)代?！?/p>

除以上兩個著名實(shí)驗(yàn)外，還有米歇爾·傅科鐘擺實(shí)驗(yàn)、盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子實(shí)驗(yàn)、伽利略的加速度實(shí)驗(yàn)、埃拉托色尼對地球圓周長的測量、托馬斯·楊的光干涉實(shí)驗(yàn)、牛頓的棱鏡分解太陽光實(shí)驗(yàn)、密立根的油滴實(shí)驗(yàn)、電子于涉實(shí)驗(yàn)等共十個實(shí)驗(yàn)，被稱為最美麗的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這些富于創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)只使用簡單的儀器和設(shè)備，沒有用到什么大型的計(jì)算工具如電腦一類，卻能發(fā)現(xiàn)一些最根本、最重要的科學(xué)概念。這些實(shí)驗(yàn)告訴學(xué)生：科學(xué)并不那么神秘，科學(xué)實(shí)驗(yàn)并非都需要復(fù)雜的、先進(jìn)的儀器和設(shè)備，我們身邊的一些東西也可以做實(shí)驗(yàn)。這對激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識起到良好的作用。

二、讓學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)原理，為創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的核心，是學(xué)生對各種信息進(jìn)行收集、整理、歸納和處理的依據(jù)，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的步驟、儀器的選擇乃至誤差分析等一切與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的問題都是從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)、派生的。緊緊抓住實(shí)驗(yàn)原理，就容易弄明白實(shí)驗(yàn)如何操作，應(yīng)測量哪些數(shù)據(jù)，結(jié)果如何處理。以伏安法測電阻為例，實(shí)驗(yàn)原理是由歐姆定律得出的?；镜臏y量方法是利用電壓表測出電阻兩端電壓，利用電流表測出通過電阻的電流，然后代人公式計(jì)算電阻值。但根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理還可以設(shè)計(jì)出用一只電流表和一個定值電阻來測量未知電阻等多種測量方案。所以，有理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)，就有可能進(jìn)行創(chuàng)新。

物理定律都有它的適用范圍和成立的條件，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)自然應(yīng)滿足它所依據(jù)的原理得以成立的條件。這就要求我們不僅要知道實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該做些什么及應(yīng)該注意些什么，而且要搞清楚實(shí)驗(yàn)要領(lǐng)及注意事項(xiàng)中所包含的深刻的物理原理、物理思想。比如，在利用單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，擺線與豎直方向的偏角應(yīng)小于10°；在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，砂和砂桶的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中，要挑選第1、2兩點(diǎn)間距離約為2毫米的紙帶來測量；在伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)R遠(yuǎn)大于R時(shí)應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，而當(dāng)R遠(yuǎn)小于R電壓表時(shí)則應(yīng)采用電流表外接法。對這些問題的思考和討論能使學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)原理，是利用實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一個重要方面。

三、通過課堂演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、推理能力

中學(xué)物理新教材中對概念的教學(xué)側(cè)重于實(shí)驗(yàn)演示，教師要根據(jù)這一特點(diǎn)合理地安排演示、講解與練習(xí)的順序，引導(dǎo)學(xué)生正確地觀察、分析和推理。以教學(xué)“牛頓第一定律”為例，教師可首先安排學(xué)生觀察從斜面滑下的小車在粗糙平面上運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)，并提出問題由學(xué)生回答。然后再安排學(xué)生觀察從斜面滑下的同一小車在不很粗糙的平面及在較光滑的平面運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)，并比較三者的不同。接著讓學(xué)生討論為什么會有不同的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)想若平面絕對光滑小車會怎樣運(yùn)動。在討論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)概括出牛頓第一定律。這樣一環(huán)扣一環(huán)地演示、提問、分析，最后得出結(jié)論，可使學(xué)生自始至終集中注意力，積極思考面臨的問題，從而能有效地培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、推理能力，并讓學(xué)生在這個過程中體會和學(xué)習(xí)創(chuàng)新。

四、組織好學(xué)生實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新品質(zhì)

物理教學(xué)中的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和濃厚的學(xué)習(xí)興趣等都起著重要的作用。教師既要發(fā)揮自己的主導(dǎo)作用，又要突出學(xué)生的主體地位，應(yīng)充分相信學(xué)生，鼓勵學(xué)生主動參與，讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，最大限度地調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。同時(shí)，教師還可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中挖掘創(chuàng)新教育的因素，提出一些問題讓學(xué)生想辦法解決。例如，驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)，先按教材要求挑選出第1、2兩點(diǎn)間距離接近2毫米，并且點(diǎn)痕清晰的紙帶進(jìn)行測量、計(jì)算和驗(yàn)證機(jī)械能守恒。然后提出：能否用第1、2兩點(diǎn)間距離明顯大于(或小于)2毫米的紙帶來測量、驗(yàn)證機(jī)械能守恒呢?又如，在研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，按教材要求做完實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出初速度后，接著提出：若在實(shí)驗(yàn)中忘記記下拋出點(diǎn)，又應(yīng)該怎樣計(jì)算初速度呢?再如，在按課本介紹的方法做完測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)或收集、整理其他的測量方法。這樣做能很好地發(fā)散學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新品質(zhì)。

五、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中改進(jìn)對學(xué)生的評價(jià)

評價(jià)是教學(xué)過程中非常重要的環(huán)節(jié)。我們應(yīng)重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的自我評價(jià)和自我改進(jìn)，使評價(jià)成為學(xué)生學(xué)會反思、發(fā)現(xiàn)自我、欣賞別人的過程。同時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)評價(jià)的激勵性，鼓勵學(xué)生發(fā)揮自己的個性特長，施展自己的才能，以形成激勵廣大學(xué)生積極進(jìn)取、勇于創(chuàng)新的氛圍。

對以往的教學(xué)中，以學(xué)生的考試成績來評價(jià)學(xué)生的做法應(yīng)該進(jìn)行改進(jìn)。我們不僅應(yīng)該看到學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中的準(zhǔn)確程度、熟練程度，更應(yīng)該重視學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中解決實(shí)際問題的能力以及創(chuàng)新能力。另外，那些限制學(xué)生思維，或不利于學(xué)生形成創(chuàng)新思維的問題答案都不應(yīng)該用作考查和評價(jià)學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)。例如，驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)步驟的排列順序中一定是先用兩只彈簧秤互成角度地拉橡皮條到達(dá)某一點(diǎn)O，然后再用一只彈簧秤拉橡皮條到達(dá)同一點(diǎn)O；驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，選擇儀器時(shí)天平一定不能選；在研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，拋出點(diǎn)一定非記下不可，等等。

創(chuàng)新教育能使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，開發(fā)智力，提高素質(zhì)，增強(qiáng)適應(yīng)社會發(fā)展的意識。我們應(yīng)結(jié)合物理學(xué)科的特點(diǎn)，立足課堂教學(xué)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢，去培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新品質(zhì)和創(chuàng)新能力。

(責(zé)編 王學(xué)軍)