刘高福 王平瑞 丁曲

摘要 ：物理实验是培养学生创新能力的主要途径之一。文章阐述了物理实验教学对学生创新能力培养的影响因素;通过问卷调查分析了当前物理实验教学中学生创新能力培养存在的问题;并针对存在的问题提出了演示实验、分组实验、设计实验和课外实验如何更好地培养学生的创新能力。

关键词：物理教学;实验教学;创新能力;培养学生

物理学是一门以实验为基础的自然科学。物理实验在物理教学中起着重要的作用，它对培养学生的综合能力、创新能力是其他学科难以替代的。它不仅是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知识不可缺少的环节，也是提高学生动手、动脑能力的重要途径，是培养学生科学素质的重要手段之一[1]。通过多年的教学发现，物理实验在培养学生的创新能力中仍存在一些不足。本文分析了物理实验教学中学生创新能力培养的影响因素、存在问题，并提出了相应的对策。

一、学生创新能力培养的影响因素

1.    社会因素

当前，我国中学在升学率为主导的教育背景下，全面发展的教育方针与学校的教育执行存在不一致。同时，在考试形式上，为了提高考试课程的方向性与客观性，增加选择题的数量和分数，消减主观问答题和计算题的数量和分数。这实际侧重考核学生的单一思维能力和记忆能力，学生的发散思维和创新能力将受到影响。

2.    学校因素

好的教学环境能给学生和教师提供更佳的学习环境和取得好的教学效果，高质量的实验设备可以让实验现象更加准确和清晰。目前，部分中学特别是乡镇中学还存在实验设备不齐全、老旧、数量不足。同时，部分中学未配备专职实验教师或实验管理员，基本都是课任教师兼任实验员，导致实验仪器管理不规范，实验器材损坏严重，实验室成了摆设，未发挥其培养学生的探究精神和创新能力的功能。

3.    教师因素

教师是学生创新思维和能力培养的主要造就者，教师的态度和能力直接影响着学生创新能力培养的效果和水平[2-3]。学校一般从学生的考试成绩来衡量教师的教学质量，而不是从学生能力培养和综合成绩反映该教师的教学质量。况且有部分教师认为创造发明是少数科学家、发明家的事，这些人是天生具备，后天难以培养的，有了这种认识，自然不会把创新教育落到实处。其实创新教育是面向全体学生的教育，而不是少数尖子生的事，是后期培养的，只有这样才能把创新教育落实到课堂实验教学中。教师不只是传授知识，更是引导学生个性发展，培养学生创造能力和创新意识。

4.    学生因素

在制度、学校、教师和家长的共同影响下，中学阶段更多的是简单传授知识，学生形成一种机械的学习模式、学习方法和固定的思维模式。大多数学生课堂上认真听课，但不主动思考、发现问题，教师传授什么就是什么，对教师的课堂教学不敢质疑，难以发现其中的不足，在这种教学环境下往往会磨灭学生的想象力和创造能力。

二、学生创新能力培养存在的问题

本研究对贵州省安龙县第二中学、第八中学，贵州省实验中学等三所学校的学生进行了问卷调查。根据实际情况设计了10个关于学生能力培养的问题，一共发放了510份调查问卷，共10个班，实际收回501份，有效率达98.2%，对物理实验教学中存在的问题分析如下。

1.    演示实验缺乏趣味性，不能激发好奇心

课堂物理演示实验调查结果，有 301个 （占60%）学生认为应该有演示实验而教师未演示，只有41个（占8%）学生认为演示实验安排非常合理。学生认为课堂演示实验较少且缺乏趣味性，演示实验一般是以教师为主，学生只是简单地观察。这样的演示实验既难以提升学生的学习兴趣，也难以调动学生学习物理的主动性和积极性，学生的创造能力和创新思维的培养会受到抑制。

2.    设计性、创新性实验较少，影响发散思维培养

以人教版初中物理教材为例，共有20个学生分组实验。探究性实验9 个（占45%），设计性实验4个（占20%），测量与操作实验3 个（占15%），验证性实验3 个（占15%），创新性实验1 个（占5%）[4]。从数据分析看设计性和创新性实验较少共5 个，学生独立设计实验的机会较少。探究性和验证性实验占多数共12个，此类实验教师多数直接将实验的原理、步骤、结论先教给学生，导致探究性实验失去了探究的意义。与演示实验一样，学生做实验只为了完成任务，照搬固有的步骤和思路，这样培养的学生缺乏独立思考和探究的能力。

3.    分组实验不受重视，创新潜能培养不够

通过教师对实验教学重视的调查情况显示，有225个（占45%）学生认为教师不重视课堂物理实验教学。特别是一些老教师，基本以传授理论知识为主，很少开展实验教学，认为实验过程时间较长，且不一定有预期的结果。为了节省时间，实验步骤、现象等直接通过课件展示，让学生背实验步骤、现象等，随后与理论知识一样通过相关习题反复练习得以巩固。有 180个（占36%）学生认为教师嫌麻烦，实验器材难准备，实验现象不明显，甚至有些实验结果与理论结果不全吻合，导致实验误差太大，反而引起学生的怀疑。有 40个（占8%）学生认为教师觉得学生思维还不成熟和严谨，对实验的理解会有误区。有 55个（占11%）学生认为教师对分组实验课纪律难以维持，损坏仪器，造成不必要的麻烦，实验能以讲代替就尽量不做。分组实验未能按要求落实，影响学生动手能力和创新潜能的培养。

4.    忽略课外实验，自主创新能力培養缺失

教师对课外实验的重视程度调查统计结果，只有60个（占12%）学生认为教师非常重视课外实验;有185个（占37%）学生认为教师基本不重视课外实验，认为课外实验会占学生太多时间，且意义不大。教师在布置课外任务时，多数都是以理论习题为主，课外小制作或实验很少布置[5]。学生本身不喜欢动手，认为课后的小制作或实验意义不大，且浪费很多时间，实际付出多收获少，从而忽略了课外实验的意义。这样会导致学生失去对课外小制作和实验的体验和乐趣，学生难以将理论知识应用到实际生活中。

三、如何提高学生的创新能力

1.    重视演示实验，提高学生创新意识

演示实验是教师边实验、边讲解的过程，教师有时会邀请几个学生共同参与完成。生动有趣的演示实验有很强的吸引力，对提高学生的注意力和学习兴趣有很大的帮助[6]。如教师在讲“大气压”一节的时候，先给学生展示一只空的玻璃杯，在玻璃杯中盛满水，用薄的硬纸片或玻璃片将杯口盖严，用手按住硬纸片或玻璃片，将瓶口倒立，此时轻轻松开手，水不会流出。通过此实验演示说明大气压的存在，引起学生的注意，学生会产生疑问：为什么薄的硬纸片或玻璃片不掉？水不会流出来？再将杯子每个方向各转一次，水仍不会流出来。这时候学生急切希望知道原因，教师适时地提问：“不管我们怎么转硬纸片或玻璃片为什么不掉下来？”学生会主动思考，积极发言，说出自己的想法。还可以用薄纸、塑料片等盖住杯口不？要怎么做该实验才能保证杯子中的水倒立而不流出，让学生课外操作，以提高学生的动手能力和思维能力。

2.    落实分组实验，提高学生创新思维

分组实验主要由学生根据实验目的、实验步骤，有计划地组装或连接实验，通过实验过程采集相关数据，分析数据，并根据实验原理得出结果或解释实验现象。实验结束后，首先，让学生在组内对实验过程和实验现象进行讨论，并提出实验的改进措施和具体建议。其次，各小组间相互交流学习，分享好的经验，实现优势互补。同时鼓励学生在实验操作中对实验过程进行改进，并让学生利用实验设备优化和创新物理实验过程，提高学生自我创造能力。比如，在研究凸透镜成像规律实验中，实验目的是观察凸透镜的成像，包括实像、虚像的形成条件和原理;物距的变化引起像的大小和像距的变化。为了使实验现象更明显，通常采用点燃的蜡烛进行实验。教师引导学生观察蜡烛在哪些位置成实像，哪些位置成虚像，其光屏的位置应放在什么位置，物距与像距变化有什么规律，并把这一过程的成像规律记录下来。学生分组讨论、归纳出凸透镜成像特点，最后得出凸透镜成像的规律。学生通过自我动手探究，总结规律及改进实验，提高了他们的动手能力、总结能力和创新能力。

3.    增加设计实验，提高学生分析能力

设计实验是在教师给定实验要求和条件的基础上，学生根据自己的知识和经验自行设计实验方案，并根据实验方案完成实验[7]。实践教学证明设计性实验是提高学生分析能力和创新能力的重要途径，它能够培养学生团队精神、独立思考、解决问题等能力。设计实验中教师可以先向学生讲解实验目的和原理，学生在获得多种信息的同时进行筛选，然后让每个小组根据主题设计实验方案并集体讨论选出最佳方案，后根據方案选择合适的实验仪器进行实验。在实验过程中对实验方案不断修正，以找到最佳的实验方案，并对实验结果进行讨论和分析。整个实验过程中，学生是主体，教师协助并引导学生逐个解决面对的每一个问题。教师在引导时可以采用反问或提问方式，例如“如不这样设计，还有没有其他方法？”“这样设计有什么优势？“”为什么要这样设计？”等。例如学生在学完“影响滑动摩擦力大小因素”时，为了让学生对这一概念有进一步的理解，教师可以组织学生分组设计研究影响滑动摩擦力大小的因素实验。学生根据实验要求，自行设计实验过程并选取实验器材，对实验过程中发现的不足及时改正，以达到既定目标，并思考和探索实验现象或结果，以此训练和提高学生的观察能力、分析能力、动手能力和创新能力。

4.    合理布置课外实验，提高学生思考能力

课外实验是物理实验教学的重要组成部分，也是物理教学的一种有效的补充和延伸。在课外实验中，可充分利用学生学习物理学的好奇心和新鲜感，提高学生对物理的学习兴趣和独立思考的能力[8]。课外实验有助于学生理论知识在生活中的应用，提高学生对物理的兴趣。有些实验较简单，如在学习影响浮力大小的因素时，可以提前布置，让学在课外探索影响浮力大小的因素。有一些实验需要较长一段时间，如观察生活中的凝华、升华现象，须提前布置，让学生提前准备几个樟脑丸，一部分直接放在空气中，一部分用塑料袋密封好，过一段时间上升华这节内容时，让学习观察其体积的变化。通过合理布置课外物理小实验，通过设计观察现象，用物理知识解释此现象，让学生体会到物理知识在生活中的应用，可以提高学生学习物理的兴趣和独立思考能力。

四、结论

文章采用理论与实证相结合的研究方式，首先，阐述了物理实验对培养学生创新能力的重要性和不可替代性，从社会、学校、教师、学生等四方面阐述影响学生创新能力培养的因素;其次，通过教师对演示实验、分组实验、设计实验和课外实验等的重视程度，分析了物理实验教学在培养学生创新能力中存在的问题;最后，通过各种实验的优势互补，提出了如何利用物理实验教学提高学生创新能力的相应对策。

总之，物理实验不仅要培养学生的观察能力、分析能力和解决问题能力，还要培养学生的创造能力、创新能力、想象能力等，这样既可以塑造学生的良好行为，又对学生综合能力培养起到促进作用。

参考文献：

[1]   史晓颖.通过实验教学培养学生的能力[J].中国校外教育，2014（07）.

[2]   杨丽娟，毕森德.培养学生创新精神和实践能力的探索[J].中国成人教育，2007（20）.

[3]   张莉.大学本科毕业设计过程中大学生创新能力培养的探索[D].武汉：华中师范大学，2011.

[4]   包昆锦，蒋远胜.高校本科创新人才系统化培育实践探索[J].高教论坛，2012（10）.

[5]   薄洪晶.中学物理实验教学中培养学生创新能力的实践探索[D].长春：东北师范大学，2011.

[6]   陈利娟.新课程标准理念下初中化学实验教学的探索与实施[D].呼和浩特：内蒙古师范大，2010.

[7]   涂亚芳，吴铁山.应用型本科院校大学物理实验教学改革探讨[J].大学物理实验，2013（02）.

[8]   姚佳倩.高中物理课外实验开发和实施策略的研究[D].上海：上海师范大学，2014.

[作者：刘高福（1980-），男，江西玉山人，贵州师范学院物电学院，副教授，硕士;王平瑞（1962-），女，贵州贵阳人，贵州师范学院科研处处长，教授，硕士生导师;丁曲（1995-），女，贵州安龙人，贵州师范学院物电学院，本科生。]

【责任编辑 孙晓雯】

该文为贵州省教学内容和课程体系改革项目“将虚拟仿真技术引入《大学物理实验》课程改革研究”（2017520064）、贵州师范学院一流教学平台项目“普通物理实验教学平台”（贵师院发〔2018〕100号）的阶段性研究成果