王健民

素质教育的核心是培养学生的创新能力和实践能力．对中学生来说，创新能力主要体现在学生具有创新的意识和思维上，创新往往从疑问和惊讶开始，学生有疑问才会进一步思考和探索，才能有所发现，有所创新．如果在教学中重视把教学和引导学生求异质疑相结合，注意为学生提供发现问题和应用知识的机会和创造性解决问题的条件，学生的创造性思维就可以得到培养和发展．物理定律的发现和完善过程都是人们运用创造性思维不断创新的过程，在发现定律的过程中所创造出来的科学方法是人类极其宝贵的财富．因此，利用物理定律教学培养学生的创新能力是一个极好途径，本文以初中物理“杠杆原理”一课为例探讨在物理定律教学中培养学生创新能力的方法．

一、知识准备

探索和创新都是在一定的基础上进行的，没有一定的知识基础，根本谈不上探索、创新．学生若要顺利进行探索，就必须有一定的知识准备．为此在“杠杆原理”的教学中，有必要使学生确切了解“力臂是支点到力的作用线的距离”这一概念，并能熟练作出作用在杠杆上的各种力的力臂．因此要求学生做适当的针对性练习，特别强调与杠杆垂直的力的力臂(支点到该力的作用点的距离)，为实验设计做准备，同时明确杠杆平衡是指杠杆在动力和阻力作用下处于静止或匀速转动的状态，其中匀速转动是指杠杆绕支点匀速转动．

二、提出质疑

发现问题、产生惊讶、提出疑问是激发学生求知欲，使学生主动学习，成为学习主体的最好办法．为此，演示如下实验：用细线穿过硬杆中间的小孔并把硬杆挂在铁架台上作为杠杆，调节杠杆两端螺母，使杠杆处于水平位置平衡．在支点左边10cm处挂3个50g的钩码，在支点右边6cm处挂5个50g的钩码，并使杠杆处于水平位置平衡；保持所挂位置不变，杠杆两边各加挂一个相同的钩码，观察杠杆是否能保持平衡?杠杆不能保持平衡是因为动力和阻力改变引起，这说明杠杆的平衡与什么有关?除去所加钩码，使杠杆重新恢复平衡，再把挂钩码的位置到支点的距离各加大2cm，观察杠杆是否还能保持平衡?杠杆不能保持平衡是因为动力臂、阻力臂变化引起，这又说明杠杆的平衡与什么有关?然后让学生分析、归纳得出结论：杠杆的平衡与动力、动力臂、阻力和阻力臂有关．此时，抓住时机提出问题：动力、动力臂、阻力和阻力臂之间存在着什么样的关系时才能使杠杆平衡?这样通过创设适当的物理情境使学生对问题产生强烈的探求欲望，迅速进入学习角色当中．

三、实验研究

1．实验设计

有目的的实践探索过程，都必须先设计好方案、计划，而具体的方案设计又需要学生具有独立思考、大胆猜想及丰富的想像力，这是发挥学生积极性和提高学生聪明才智，培养学生探索能力和创造精神的好方法．为此，可提供给学生铁架台、50g的钩码若干、两端带螺母有刻度且中间有小孔的硬杆、弹簧秤、细线等器材；要求学生分组讨论并根据提供的器材设计一个研究动力、动力臂、阻力和阻力臂之间存在着什么样的关系时才能使杠杆平衡的实验方案．在此过程，教师要注意了解学生的设计情况，然后，对较合理、有创意的设计方案作出肯定、表扬，使学生树立创新的信心和勇气．接着提出具体的实验要求和实验方案：用细线穿过硬杆中间的小孔并把硬杆挂在铁架台上作为杠杆，线与杆的接触点即为支点；调整杠杆两端的螺母，使杠杆处于水平位置平衡；分别用细线把钩码挂在支点的两边，使杠杆重新处于水平位置平衡；此时，挂在杠杆上的钩码的重分别等于杠杆的动力和阻力，所挂钩码处到支点的距离分别为动力臂、阻力臂．最后把实验所得数据填入下表．

2．实验操作

物理定律往往是在观察实验的基础上通过分析、计算、推理、归纳而得出的，认真做好物理实验对培养学生的探索精神和实践能力具有十分重要的意义．在教师的指导下让学生分组完成以下实验步骤(右边挂的钩码对杠杆的拉力作为阻力，左边挂的钩码或弹簧秤对杠杆的拉力作为动力)：①在杠杆支点右边8cm处挂3个钩码，左边挂2个钩码并调节所挂位置，使杠杆处于水平位置平衡，记下此时的动力、动力臂、阻力和阻力臂；②保持右边所挂钩码个数及位置不变，左边改为挂4个钩码并调节所挂位置，使杠杆重新处于水平位置平衡，记下此时的动力和动力臂；③保持右边所挂钩码个数及位置不变，左边改挂6个钩码并调节所挂位置，使杠杆重新处于水平位置平衡，记下此时的动力和动力臂．对操作熟练，完成得快又好的实验小组作出表扬，使学生树立探索实践的信心．

3．实验数据处理

实验的目的是为了能从实验结果中发现物理规律，得出物理规律．在不能直接从实验结果中得出结论找到规律时，就需要对实验结果进行分析、计算、推理、归纳，才能发现其规律性．因此，引导学生根据实验数据大胆的进行假设、猜想、推理，让学生有一定的时间来讨论、思考，这是培养学生批判性思维和创造精神，提高推理能力和归纳能力的好办法．分析实验结果可知：在阻力和阻力臂不变的条件下，动力变为原来的N倍，要保持杠杆平衡，动力臂则应变为原来的1／N，由此不难看出，杠杆的左边隐含着一个不变的因素，此因素是什么?与右边对应的因素是否相等?杠杆平衡时是否都符合此条件?

让学生再用下面实验进行验证：在杠杆支点的右边10cm处挂6个50g的钩码，用弹簧秤在右边15cm处竖直向上拉杠杆，使杠杆处于水平位置平衡，记下此时的动力、动力臂、阻力和阻力臂．那么，动力乘以动力臂与阻力乘以阻力臂是否相等?

四、得出结论

通过上面的实验，很容易得出杠杆平衡条件(杠杆原理)：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂．

五、知识运用

学生通过亲身探索、分析、推理，“发现”了杠杆原理，使学生体会到了成功的喜悦，从而激发了学生的学习兴趣．为了使学生能对新知识有更深的理解，及时提出一些日常生活中的问题，并能应用自己“发现”的原理去解决，这进一步增强了学生的创新欲望和创新信心．

实践使我们认识到，在物理定律教学过程中，要培养好学生的创新能力并不是一件很容易的事情，作为教师本身也应具有很强的创新意识和创新精神，相信学生在学习过程中能起主体作用，留给学生一定的学习空间和时间，为学生的发展创设必要的条件，营造创新的氛围和创造宽松的环境，如在杠杆原理教学中让学生自己设计实验方案和讨论分析实验数据，这就为学生营造了创新的氛围，使学生的禀赋和潜能得到自由、充分的发展，使学生的创造能力也得到了提高，很好地体现了学生的主体作用．