重视物理实验创新设计 培养学生创新能力

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1、重视物理实验创新设计培养学生创新能力　　【中图分类号】G63.21【文献标识码】B【文章编号】2095-3089（2013）25-0-01　　物理学是一门以实验为基础的科学，所有得物理知识，包括物理概念、定律和理论的发现与确立大都依赖于实验，同时实验也是研究和发展物理学的基本手段。它不仅是技术的操作过程，而且包含了丰富的物理思想、物理方法以及创造原理和创新技法。因此，物理实验的教学是培养与训练学生的创新能力最有效的途径，但要达到理想的效果，必须对教材中的演示实验和学生分组实验进行创新设计，并在课堂教学中科学实施。　　1、通过改变实验目的和要求进

2、行创新　　教师在原有实验的基础上，改变原有实验的目的与要求，提出新实验课题，要求学生利用原有的实验器材（甚至可适当增减），对原有实验进行创新改进，设计完成新实验课题的实验方案。从而培养学生改进原实验、设计新实验的创新能力。例如：学生在完成凸透镜的焦距测定时，我要求学生将光具座上的蜡烛（光源）取走放上手电筒（如图1），并让学生在不拆开手电的情况下测出小灯泡s（可视为点光源）到灯罩玻璃（玻璃厚度不计）前表面的距离d。虽然使用的器材、实验原理都相同，但改变了目的要求，该如何操作？先做什么，后做什么，先测什么物理量，后测什么物理量，就完全需要学生创设出

3、新的适宜的实验操作步骤，并确定所测物理量。4　　2、通过改变实验原理和实验方法进行创新　　每个实验都依据一定的理论提出来的，这个理论就是实验原理。为达到同一实验目的，可依据不同原理设计出不同的实验方案。因此可以通过改变原有实验的原理或实验过程中使用的具体方法进行创新，依据新的实验原理、实验方法提出新的实验方案。例如：在显示微小形变的演示实验，原实验中应用了光学放大法，也可以根据机械放大的原理设计出如图2所示的实验方案。桌子发生微小形变，由于铁架台的竖直杆及水平铁夹的杠杆作用，对形变进行了两次放大，而右边滑轮上固定的轻芦苇杆在重物下降的带动下，顺

4、时针旋转，又进行了一次放大，其演示效果相当显著，且比教材中的演示装置简单，器材易找，故而更方便。　　3、通过改变实验器材进行创新　　这种创新情形需改变原有实验的使用器材（包括测量对象）提出了在新的实验器材基础上测量原有的物理量或新的物理量的新实验课题，一般学生应用原有的实验理论和方法无法解答新的实验课题，必须重新设计实验方案或实验步骤，这些都要求学生创造性地提出解决方法。例如：学生在做完《用单摆测定当地的重力加速度》实验后，我给每个同学一把铁挂锁，要求每组同学利用它替代小球重新测出重力加速度g，然后再与用金属小球测出的g值作比较。器材改变了，如

5、何测量呢？经同学们积极思考，动手实验，最终自行设计出合理的实验方案。　　4、通过增设或改变实验情景进行创新4　　现成的实验装置往往不能满足教学的需要，课本上还有许多内容没有现成的仪器配备，若不做，则学生缺乏感性认识，很难对学生讲清楚，且内容显得枯燥乏味。真所谓“千言万语道不清，一看实验便分明”，为此教师应开发一些新的实验。例如：电容器充放电的演示，本装置采用低压直流电源，小直流电动机D1、D2，大容量电解电容器C，电路图如图3所示。当S置于1时，构成充电回路，对未充电的电容器C充电，此时D1迅速转动，电流计迅速反向偏转至最大，然后D1转动逐渐变

6、慢，电流计偏转逐渐变小；当充电完毕，D1停止转动，电流计示数为零。当S置于2时形成放电回路，电容器C通过D2放电，此时D2迅速转动，电流计迅速反向偏转至最大，然后D2转动逐渐变慢，电流计偏转逐渐变小；当充电完毕，D2停止转动，电流计示数为零。本装置的另一最大优点是可以通过S断续控制对C充放电，当将S断续地置于1时，可以看到D1断续地转动，当充电完后，D1不再转动，然后将S断续地短时置于2时，可以看到D2断续地转动，当放电完毕，D2不再转动，这一现象生动有趣。　　教师也可以创设一种新的实验情景和应用情景来改变原来的实验，要求学生运用学过的实验理论

7、、方法及实验技术来设计新实验课题的新方案，处理新数据，解决新的实际应用问题，从而培养学生把所学的实验理论、方法和实验技术移植应用于新领域的创新能力。　　5、通过改变观察的感觉手段进行创新4　　物理科学离不开观察，观察就是调动人的视觉、听觉、触觉等感观系统与物理现象、规律或本质发生作用，以获得感性材料。不同的感观手段会使人对同一物理现象产生不同程度的认识。因此，实验创新时可根据其特点，改变观察实验的感受器官，以达到更深刻的感性认识。笔者设计了如图4所示的实验，让40W镇流器与一节干电池连接成图示电路，并叫一名学生握住导线裸露的两端MN，在断开电键

8、S时学生因电击会感觉到强烈的一震（这个实验是安全的，但电源不宜采用过高电压），通过实验创新，让学生以触觉来认识镇流器产生的自感电动势。　　通过对物理实