淺談初中學生物理實驗能力的培養
物理學是一門以觀察和實驗為基礎的自然科學。實驗教學可以為學生提供正確認識事物和客觀規律的事實依據，還可以培養學生觀察現象、實驗操作、分析歸納思維、研究創新的能力。因此，物理實驗教學環節應成為培養學生實踐能力和創新精神的重要教育資源。如何開發和利用這一資源初中物理實驗創新設計，培養學生的實驗能力呢？以下是我近年來在初中物理實驗教學中做的一些嘗試。
1.注重指導，培養學生的觀察能力
觀察能力是中學物理實驗中的基本能力。由于中學生注意力容易分散，他們的活動往往沒有明確的目的，被有刺激性的事物所吸引，而對應該觀察的現象卻“視而不見”，或者漫無目的地看著。因此，在初中物理教學中，教師在進行演示實驗、指導學生實驗時，應引導學生有目的地觀察，有針對性地積極思考，從而獲得相關知識。例如，在演示“光的反射”實驗時，應指出觀察的重點是：（1）反射光、入射光與法線的位置關系；（2）反射角與入射角的關系。這樣，學生就能集中精力對重點物理現象進行觀察，達到預期的實驗教育效果。除了培養學生的觀察能力，還應引導學生細心觀察。例如，學生在日常生活中已經習慣了“水沸騰”這一現象。在做這個演示實驗的時候，學生往往不太注意，這時就應該引導學生觀察水沸騰時氣泡在上升過程中的體積變化和液面氣體的破裂和釋放，幫助學生形成對“沸騰”概念的正確認識。總之，只要引導得當，就能逐漸磨練學生的觀察能力，激發學生的思維和聯想。
2.加強動手訓練，培養學生實驗操作能力
實驗操作能力是中學物理實驗能力中的基本能力。人的能力是在實踐活動中不斷形成、發展和鞏固的，學生只有通過實際動手實驗才能不斷形成實驗能力。但如果學生只是照著課本機械地操作，不但不能培養學生的實驗能力，而且會削弱學生對物理實驗的興趣，挫傷學生動手實驗的積極性。因此，教師要充分發揮學生在物理實驗中的主動主導作用，有計劃、有針對性地指導學生實驗，逐步提高學生的實驗操作技能。初中物理實驗中基本儀器使用能力要求學生在實驗前了解儀器的結構原理和使用儀器的基本要求，然后進行操作。例如，在學生做“使用電流表”實驗前，要幫助學生講清楚：不同量程的大小及選擇、表頭的讀數、正負極如何連接、指針如何調零等。實驗操作能力的培養要有計劃、有階段地進行，逐步熟練。例如，對于串、并聯電路的連接，學生可以先學串聯，再學并聯，在用實物練習前，要先用模型練習。培養學生的操作能力，還應鼓勵學生在日常生活中自己動手做小實驗、小制作，養成自己動手的好習慣。例如，九年級物理第十三章第二節《想與做》中，制作了一個自制的“不倒翁”。有同學利用普通雞蛋、膠水、一些重物和裝飾品，制作了一個不倒翁：在雞蛋的尖端開一個小孔，用吸管或其他方法抽出蛋清和蛋黃，形成一個比較完整的蛋殼。將一個小的重物放入雞蛋中，用膠水將其固定在底部，在雞蛋的外面隨意裝飾或涂上自己喜歡的裝飾品或油漆。操作與現象：左右向下按壓，它依然固執地回到垂直狀態。原理解釋：不倒翁不會倒下，一方面是因為它的結構上輕下重初中物理實驗創新設計，重心很低；另一方面，當它向一側傾斜時，重心與桌面的接觸點不在同一鉛垂線上，重力會使它擺回原位……學生的動手能力增強，可以促進思考留學之路，提高學習興趣。
3.啟發思維，培養學生從實驗中總結基本物理規律的能力
實驗探究的目的是為了得到或驗證物理規律，對于初中生來說，重在前者。例如，在講授“焦耳定律”這一節時，在做研究電流產生熱量及其相關因素的實驗之前，先根據不同條件下觀察到的現象和初步的結論做成記錄表，邊做實驗邊記錄，等全部實驗完成后，再讓學生討論、總結焦耳定律的定性描述。這種處理教材的方式，既能啟發學生的思維，培養學生的分析歸納能力，又能活躍課堂氣氛，調動學生的學習積極性。再例如，我在講授分子的熱運動時，給坐在一起的兩個學生分別一杯熱水和一杯冷水，讓他們同時往杯中的水中注入一滴紅墨水。過了一會兒，觀察到熱水中的紅墨水迅速均勻地擴散，而冷水杯中的紅墨水仍然聚集在一起，擴散緩慢，幾乎沒有任何動靜。實驗表明，溫度越高，分子無規則運動的速度越快，因此大量分子無規則運動的速度與溫度有關。在實驗過程中，通過親手做實驗，然后進行分析總結，學生可以通過具體的物理現象理解和總結物質運動的抽象規律，從而提高邏輯思維能力。
4.改進物理實驗教學方法，培養學生的創新能力。
1、盡量做到“一個物理規律可以用多個實驗去探索，一個或一套設備可以探索多個物理規律”。例如，我和同學在探索“流體流速與壓強”的關系時，設計了幾個實驗： ①硬幣跳躍 ②在兩張平行的紙張之間吹氣 ③用玻璃管在兩個相距很近的乒乓球之間吹氣 ④把乒乓球壓進漏斗里，用嘴往漏斗里吹氣 ⑤用一根兩端開口的玻璃管，將一端垂直插入有顏色的水中，再用另一根玻璃管向前面玻璃管的上端水平吹氣。這樣，通過多個實驗探索同一個物理規律，不僅讓學生感到探索得出的結論是可靠的，而且讓學生感到課本上的實驗并不唯一，可以用不同的設備、不同的實驗方法做實驗，有利于發展學生的個性，活躍學生的思維，可以激發和滿足不同層次學生的探索和創新欲望，達到培養不同層次創新能力的目的。同樣，在物理實驗過程中，盡可能多地把同一設備應用到不同的實驗中，展示盡可能多的實驗現象，發掘實驗設備的新用途，也能實現創新。比如，用鋼鋸條就可以做很多實驗：探索聲音產生的原因、音調與頻率的關系、響度與振幅的關系、力如何引起物體的變形、磁化、光的直線傳播、電導率等。這樣的實驗環境可以引導學生求異求新，而不是固守一成不變，在實驗中創造新意。
2.引導學生在物理實驗結論的應用與延伸上進行創新
掌握知識的最終目的是應用知識解決實際問題，從而進一步鞏固和延伸所學知識，進一步探索知識和技能的深度和廣度。例如，通過實驗探索獲得物理狀態變化規律后，我及時向學生介紹“神舟飛船”發射中采用的耐高溫材料和“熱管”技術，同時啟發學生進行創新聯想。“如果你是建筑師，如何運用所學的物理知識，使你的房間常年保持舒適的溫度？”學生說了許多方法。有一位學生的想象力很有創意。“用某種材料，把它填在墻體里，當室內溫度升高時，它融化吸收熱量，阻止溫度升高。當溫度下降時，它的液態凝固釋放熱量，阻止溫度下降，這樣室內溫度就始終保持在舒適的溫度。外墻的顏色也可以設計成變化多端的，冬天是深黑色，夏天是白色。”對于他的創造性想象力和其他同學的“奇妙”想象力，我能及時給予鼓勵，學生的創新欲望得到了提高。
總之，培養學生的實驗能力有助于學生建立正確的物理概念、物理規律和應用物理知識，從而培養學生熱愛科學、勇于探索的精神，培養學生的科學實驗素養，培養學生的探索創新能力，為培養21世紀高科技人才奠定基礎。因此，探索中學物理實驗內容，培養學生的實驗能力是物理教學中的一項重要任務。