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应用实验设计培养学生的创新思维能力 东海高级中学 杨印友 实验设计是一个让学生动手动脑、培养多方面能力的有效途径。设计类实验试题不仅能全面考查学生的基础知识和实验能力，也能考查和培养学生的创新精神和实践能力。这类试题的出现，较好地回答了我们曾经思考过的一个问题——实验题究竟怎样考、考什么，才能较好地引导实验教学，培养学生能力，从而推进素质教育的实施。这不仅对命题者有所启发，对广大的中学物理教师的教学更有启发。综观近几年中考对实验设计题目的考查，可以归纳总结为以下几种类型： （1）???? 创新能力是素质教育的一个重点培养内容。寻找各种途径，努力培养学生的创新意识和创新能力是每一个教育工作者的职责。在2006年的中考物理实验题中，有些试题是改变教学大纲中规定的学生实验的实验器材，要求学生根据新的实验器材重新设计实验步骤，一达到考查实验的目的。这类试题既能考查学生的实验基本技能，又能培养学生的创新能力。 [例题1]现有一台调节好的天平（含钩码），一个大小适中但无刻度的烧杯和足够的水。试用这些器材测定一个小石块的密度（石块上已经拴一根细长线）。 具体方法和步骤是：根据测量的物理量（用字母表示），写出计算石块密度的表达式为ρ=_______. 这个试题的实验原理与学生实验中“用天平和量筒测量物质的密度”是一样的，都是利用ρ=m/V来设计实验步骤，但实验器材已经发生变化，在原有的实验中，学生可以利用天平、量筒和水分别直接测量物质的质量和体积。而该试题中的量筒没有刻度，如何测量小石块的体积呢？这就需要学生根据新的试题情景创新思维，设计出与原来不同的又是可行的实验操作步骤，并确定所测的物理量，从而考查学生实验操作的创新能力。对于那些没有做过类似学生实验的学生来说，要正确解答该题是有些困难的。该题除了考查学生的创新思维和能力外，也从另一个侧面强调了学生实验必须让学生亲自动手操作，否则是纸上谈兵。即使看了实验也不会有这种能力的。 与此类似的还有电学实验中的“伏安法”测电阻，按课本学生实验为利用电压表和电流表直接测量电阻两端的电压和通过的电流，在根据欧姆定律变形式求出电阻。而中考命题改变了某些器材，如用定植电阻R0替换掉一只电压表（或电流表）、告诉滑动变阻器的变化范围只给一只表测量并求出待测电阻阻值，这些俗称“一表法测电阻”。这些试题很容易使学生联想到做过的学生实验,但又不照搬学生实验,不能靠死记硬背而需要扎实的基础知识、基本技能和创新思维才能完成，因而具有较全面的考查功能。从学生角度来看，这类试题“似曾相识”，首先排除畏难心理，有较强的解题信心；但又不完全相识，给学生一个思考空间和发挥能力的余地，所以，这类试题具有较好的选拔功能和培养能力功能。 （2）???? 发散思维又称求异思维，它是指一种沿着不同方向、不同角度的思考，从多方面寻求多样性答案的展开性思维方式。发散思维是创造思维的重要组成部分，培养发散性思维，有助于促进创造性思维和创造能力的发展。围绕一个实验目的设计多种实验方法，是培养学生发散思维和创造思维的有效途径。在2007年物理中考中，较多试卷出现这类具有开放性的设计型实验，让人感到新颖。 [例题2]有一只量程为10N的弹簧秤，现用它测量一只铅球的重力其它辅助器材任选，请设计三种方法。 这个试题不仅要求设计多种实验方法，并且辅助器材不受限制，留给学生很大的思维空间。正确求解该题，学生必须估计铅球的重力，然后多方面积极思考利用所学物理知识和规律来确定实验原理和方法，最后再根据相应的实验方法选择适宜的实验器材，并确定所测物理量。这类开放性解答过程，实际是充分调动大脑中的大量知识，从不同角度、不同侧面、运用不同的物理概念、规律探索解决问题的过程，这个过程使学生思维得到了极大的发散训练。因此，开放性试题是培养学生发散思维和创新能力的好题，应该大力提倡。 事实上，类似题型很多市区中考题都有。 （3）???? 课外实验是近几年在教学研究和教学改革中很受重视的一种实验形式。它把课内学习的知识和日常生活实际相联系，要求学生在课外自己设计，自己寻找仪器，自己动手实验或自己制作作品。课外实验的着力点在于培养学生的自我设计实验能力和创新意识。经过创造性思维的作用，设计出解决问题的方案，最终问题的解决需要付诸于实践。课外实验从设计到到最后实施，整个过程在培养学生创造性思维能力的同时，也培养了实践能力，从而全方位地培养创新能力。命题者显然也已经意识到课外实验的培养功能，而在试卷中设置了“设计课外实验”的试题。 [例题3] (2007年临沂市)小明的爸爸为了选不同农作物的种子，配制了两缸密度不同的食盐水。在使用前却记不清哪一缸密度大，哪一缸密度小了。小明稍加思考，在身边找到了密度较小的细木条，一根细线和一小石块，很快就鉴别出了密度大的一缸食盐水。请你说出