曾应彪

中学物理本质上是一门实验科学，物理实验是以一定的理论知识为基础，要求学生个体参与的实践活动。在实验的过程中，教师若能科学合理地对传统的实验教学进行演变，适时地给学习者创设培养创新思维能力的环境，创新教学必将时半功倍。所谓实验演变，就是指在原有实验的基础上，对原有实验目的、实验器材、实验方法或实验模式进行适当改变，形成新的实验，给学生新的锻炼机会，以增强对学生的观察力、思维能力和实践能力的培养。新的实验的形成，本身就是一个创新的过程。学生在教师提供的这一新型环境中，各种思维得到培养和发展，思维的特征发生变化，创新能力得到进一步的提高。

利用演变实验来培养学生的创新思维素质，可通过以下几个途径来实现：

（1）演变实验目的，培养学生的发散思维和逆向思维能力。演变实验目的就是在原有实验条件的基础上，改变实验器材的用途，以原有的器材实现不同的实验目标。演变实验目的，可以使实验的目的变得发散而多元化，即利用现有条件探索多方面的问题或者得出多种结论，实验目标的多元化，引导学生从多方面寻求变异，不依常规，运用多种方法，通过不同途径去思考问题，以培养学生的发散性思维。实验目的的改变，纠正了学习者“一个实验与一套器材一一对应”的定式观点，打破了学生思维中“先目的，后器材”的固有定势，把学生的思维引入到了一个双向的环境中。学生的思维不但要适应由目的到器材的过程，同时还要努力由器材分别向不同的实验目标靠近，在思维的往返训练中，学生的思维复杂程度加深，从而使学生的逆向思维得到了明显的提高。例如：在做了初三物理《测定小灯泡的电功率》这一实验后，我引导学生继续讨论：利用现有器材还可完成哪些实验？学生根据现有器材，充分运用已有知识，努力搜集有关信息，提出不同的实验构想，并围绕实验目标进行验证，从而形成了较为全面的结论：①利用控制变量法粗略研究欧姆定律；②测定小灯泡在一定状态下的电阻值；③定性研究灯丝电阻随温度变化的情况；④研究滑动变阻器的作用；实验目的的多元化，使实验更具有探索性。通过讨论和探索，学生的思维往返经历了由点到面的扩展，发散思维和逆向思维同时得到了培养。

（2）演变实验器材，培养学生的集中思维和直觉思维能力。在明确的实验目的下，要求学生灵活演变实验器材或者自主选择不同的器材，以达到同一实验的目的，不失为培养学生创新思维的提供又一重要手段。学生运用已有的信息，思维的步骤从不同途径一步一步指向唯一的目标，朝着一个方向获得正确的答案，有利于培养学生的集中思维。实验器材的变化，使得实验原理、观察对象和观察方法也随之变化，这就促使学生必须更加谨慎地进行实验操作，倍加细致地观察实验中出现的各种现象，提高了学生观察的敏锐性，有效地提高了学生的直觉思维能力。在《密度》的总复习中，我设计了如下的开放性实验设计题：自选器材，设计一个“测定一实心木块的密度”的实验。在目的明确的前提下，学生系统搜集与密度有关的各种信息，大胆构建实验框架，自行选择实验器材，科学论证实验方法，进行规范的实验操作，最后大多数同学都能从。①测质量、体积；②二次称重法称重、测浮力；③在已知密度的液体中悬浮等三个方面来解决这一问题；学生通过训练，不仅掌握了分析问题、解决问题的方法，而且思维的变通性、独特性有了增强，思维变得更活跃、更规范化。实践证明，多途径的知识综合及全方位的实验观察，能使学生的集中思维和直觉思维得到有效的培养。

（3）改进实验方法，培养学生的逻辑思维和辩证思维能力。由于教材、知识结构等多方面因素的限制，中学物理实验的一些方法或步骤不十分科学严格，因此，教师本身要有敏锐的目光和敢于质疑的态度，绝不能盲从于原有的实验方法。实验教学中教师要善于营造质疑的环境，鼓动学生运用已有知识对实验方法、实验步骤进行系统的分析，充分发挥学生的逻辑分析能力，探索改进实验方法，培养学生的逻辑思维能力。同时，要教会学生用全面、运动、发展的目光去看问题，联系初中物理的知识结构，分析实验原理及方法的局限性，学会辩证逻辑地思考问题，例如：在《研究欧姆定律》的实验中，当探索流过导体的电流强度与导体两端电压的关系时，部分同学测得的电流、电压值误差较大，这时，我们应及时引导学生分析误差产生的原因，综合电流的热效应知识及温度对导体电阻的影响，得出通电时间不能太长的结论，同时对实验方法进行改进，以增强实验效果，培养学生的逻辑思维能力。又如在《焦耳定律》一章中研究通电导体放出的热量与电流强度的关系时，让学生用发展的目光分析得出：倘若具有混联电路的知识，就能将两个实验合并，以简化实验和提高实验的精度的结论，从而锻炼了学生的辩证思维能力。

（4）演变实验模式，培养学生的创造意识和科学作风。物理实验创造的是“最确实、最少受干扰”、“保证过程以其纯粹形态进行”的物理环境，它是理论密切联系实际的过程桥梁，在这个过程中蕴藏着极其活跃的因素，能够活化学生学到的物理知识。因此，演变实验模式，让学生有最多的机会探索、研究实验，是对学生进行创造意识训练和科学作风培养的有效途径。实验教学中，教师应突破传统的教材和大纲的束缚，大胆演变实验模式，可以把验证性实验演变成探索性实验，把以教师为主要操作者的演示实验演变成学生亲自动手的分组实验，把课外小实验演变成课堂实验等。验证性实验向研究探索性实验的转化，使学生始终处于积极的“发现”之中，它能较好地激发学生探求知识的欲望，培养学生的观察、归纳和概括能力，例如，将《验证液体内部压强公式》的实验演变为《探索液体内部压强公式》的实验等。在研究、探索的过程中，学生推理、判断在前，实验验证在后，思维过程必然会迸发许多创新的火花，有效地培养了学生的创新意识。一些较为复杂的演示实验，如《阿基米德原理》实验、《光的反射定律》实验等，由于这些实验本身是一个严格的科学过程，要想获得成功，必须一丝不苟。把这些演变成学生实验后，要求学生积极动手和相互协作，这对培养学生的实践能力和创新能力、培养学生实事求是的态度和严谨的科学作风十分有益；另外，实验中蕴含着丰富的辩证唯物主义教育素材，这对学生科学世界观的形成起着重要的促进作用。

当然，改变实验中的某一要素对培养学生的各种思维能力和素质并不是孤立的，而是相互联系的。在一定的环境下，适当改变某一要素可以多方面地培养学生的思维能力和综合素质。物理实验在物理学中的地位，决定了通过实验演变培养学生的创新思维和综合素质成为可能，它必将成为创新教育的又一重要途径。虽然学生适应实验演变的教学形式有一个循序渐进的过程，但只要我们能持之以恒地把好实验演变这—关，始终不渝地把培养学生的思维素质放在教学的首位，不失时机地引导、训练学生的各种思维能力，创新之花必将绽放于充满“磁性”的物理实验课堂！