姓名：邢海根
简介：
个人简介：邢海根同志庐江四中高级教师，巢湖市第二批中青年专业技术学科带头人。 2002年在马鞍山参加全省青年教师实验教学基本功大赛中获全省一等奖（安徽省仅两人）。自制教具多次在省市级获奖，曾评为全省模范教师；安徽省优秀科技教师，被聘为全国第20届青少年科技创新大赛特约教师。多次评为巢湖市优秀科技辅导员。
邢海根同志自参加工作以来，一直参加教研与科研工作，除在常规教研工作上取得了丰硕的成果外，他在创新工作上更是取得了丰硕的成果。99年申请专利“一种水塔(箱)水位简易自控装置”于2002年入选为“日内瓦国际专利技术成果博览会”金奖项目；2O02年申请了专利 “新密度计” ；2002年被吸收为 “中国发明协会”会员。2002年10月又与袁国道同志合作申请了 “多功能测量仪”。他指导学生发明了上百项作品，其中有多项在省级获奖。几十人在市级获一、二、三等奖。特别是2009年辅导邢寓同学的作品“自动保护电烙铁”获巢湖市首届市长奖。
经验介绍：培养中学生科技创新能力的探索与实践
创新能力的培养是当今和未来教学的一大重点，培养青少年科技创新能力是创新能力培养中的重点之重。由于多年来在世界重大发明项目中，一直难以找到我国的项目，党中央各届领导人都十分重视这一问题，并着手从培养青少年的创新能力入手 ，力求经过若干年后全面提高全民的创新能力。为此我国每年由市科协组织发动中小学生开展青少年科技创新活动，经层层评选后推荐优秀作品到省、国家进行比赛。此项活动已开展了二十三年了，但仍有许多学校一直没有参与此项活动。为了全面培养中小学生的科技创新能力，近年来，教育部颁布了一系列的招生照顾政策，目的就是为了进一步促进此项活动的开展。
我们知道搞科技创新要从实验入手，可是学生实验做得再熟练，在搞科技创新时往往很难搞出一些重大成果，这是为什么呢？我们的思考是：我们的实验教学除了培养学生的基本实验技能外，主要还是针对应试能力进行训练，虽然做了些开放性或设计性实验来培养学生的创新能力，但这种创新能力的培养必竟停留在课本上相对狭小的范围内，它的课题是教师选定的，而不是学生自己命题的 ，是教师有意指导学生去解决某类问题的过程，不是自己发现问题自己独立解决问题的过程，更何况要把这种能力扩展到生活中还有很大的距离。为此我校申请了一个省级重点课题：“合作创新型实验教学的研究”，经过五年的研究与实践，现以取得了实质性突破和丰硕成果。本文就以物理实验教学中如何用“合作创新”这一理念，培养学生的科技创新能力作几点小结。
一、利用常规实验原理和已有器具启发学生组合新器具
科学家深入研究发现，看来十分容易的诞生一个新生命的过程，实质上是一个十分复杂组合与合作的过程，它不仅要雌雄个体的组合，还需要雌雄个体的合作，特别是后来还需要许多组织和器官的合作。其实，世间上大多数事物，从它们的产生到应用都是要进行组合或合作的。我们的实验器材也是，它们是两个或多个器材的组合体。而完成某个实验往往需要几个实验器材的组合与合作才能完成。我们在进行实验教学时，在完成主要实验目标的同时，我们要不断渗透“组合”这一思想。告诉学生“组合”是产生新事物、新产品的前提。我们搞科技创新的一种常见思维方法是把不同的实验原理组合起来，把不同的器材或器件组合起来，来完成某个新的任务，这样的器件就是我们发明的新作品。在每一个实验教学时，我们拿出过去与该实验相关的学生发明作品进行分析，先给出某个发明作品的名称、它的作用，再讲解它们是怎样组合的，用到的原理是什么。特别是上复习课时，我们加强这一教学比例，这实际上不是耽误学生的时间，相反可调节学生的思维疲劳程度，甚至对一些学困生来说，学物理便成为他们的一种乐趣，反过来又激发他们的学习热情。例如我们在学过光学后再学习热现象时，我们将平面镜成像和液化两个知识点联系起来，提出“不起雾浴室梳妆镜”是我们一位同学的发明作品，它是将平面镜和另一装置组合起来，从而阻止浴室内水蒸气在镜面上液化，然后请同学们思考，它是用什么器件与平面镜组合起来，用到了什么原理。又如在讲电学时，我们讲解一位同学发明的“曲线测量仪”，它是利用一圆轮（周长为1厘米，边缘刻有十个刻线，每个分度为0.1cm）和一微型按钮开关及一个计算器组合成的。其中微型按钮粘在0刻线对齐的边缘，当圆轮每转一周时，按钮开关被按下一次，而按钮开关与计算器的“=”号键并联，在测量前按下计算器的1＋1和=键，这样便可记下圆轮沿曲线滚过的圈数，总圈数即总长，若多出不足一圈的可从圆轮刻度上直接读出，然后加上即可。通过这样的长期教学，学生的创新能力得到了很大提高，每年在创新大赛时，都有很多用组合法发明出来的作品，而且有许多作品的质量很高，例如“液体密度秤”、“发电鞋”、“铁钉拾捡器”、“电动广告擦”等都在省市级竞赛中获大奖”。
二、通过对实验仪器的使用，发现缺陷，开发新产品
我们知道，任何事物都有两面性，都有它优越的一面和不足的一面。实验仪器也是这样，我们长期使用同一功能的不同仪器，就会发现它们有不同的优点和不同的缺点，当然学生接触的实验器材可能很单一，缺少比较，很难发现它的优点或缺点。这就得要求教师在教学中使用“合作创新实验教学”的某些宗旨，在教学中不断指出某个器材或某些实验器材的缺点，并不断启发学生，如果要克服什么缺陷，实现什么功能就好了。这样的教学不仅给学生提出了研究课题，而且长期下去，学生会学会发现实验仪器的缺陷甚至逐渐能发现生活中某些器件的不足或缺陷，从而促使他们设法改进它们，使他们学会去发现要发明的课题，并寻求合适的方法来发明。在“合作创新教学研究”课题的试验期间，我们拿密度计教学做了这样的试验：我们让学生观察密度计，再提出密度计上刻度是否均匀？要求测出它测最上端刻线处的液体密度时，容器中的液体至少要多深？再思考：要减小深度，两个最近的刻线间的距离有什么变化？想一想它有哪些缺陷？在用密度计测液体密度时，我们有意用轻表测酒精的密度，接着用轻表来测盐水的密度，让学生发现错误，教师便说“要是重表与轻表合在一起就好了”。这样不断激发学生的思维，后来学生们经过不断努力，终于发明了一种微小型的集重表与轻表于一体，而且刻度均匀的密度计，申报获得了国家专利。 近年来，我们又用此法用于一部分实验教学中，果然效果很好，学生们又发明了以下作品：“固体密度秤”、“自动计时秒表” 、“ 电磁测力计”等等。
三、发现实验中的异常或失败，在分析成因中获取新灵感
实验中发现异常从而获得重大发现的例子很多，例如历史上氩气的发现就是这样的。显然，异常现象的发现，大脑中必须有正常现象的概念。所以除教师告诉学生什么是正常的现象，什么是不正常的现象外，教师还要在实验或实验复习时，利用不同的实验器材或不同的实验原理或不同的实验过程来指导学生实验，然后让学生在比较中发现异常。失败的实验也是一样，必须让学生大脑中有某个成功的实验的概念，再次实验时出现了违背，才知道是失败的实验，验证某一规律时，学生发现不附合，才能发现实验失败了。所以教师在实验时不能追求“成功”或“完美”，要实事求是，随时指出实验中出现的异常或不足，甚至指出自己或学生的某个实验失败了。这样做目的提供一个“新情景”，使学生们有可分析的课题，才能分析论证产生某个现象的成因，如何去克服它，或如何利用这个现象为我们的某个需要来服务。例如，做电流的磁效应实验时，为了做个做演示实验，我自制了一个很大小磁针：将小孩子玩具两叶“竹蜻蜓”的叶片上固定一根长的磁化过的钢丝， N极部分涂红色，S极涂成蓝色，将它插在一块橡皮泥上做实验。我们将直导线沿南北方向架起，导线下方放自制的磁针。不通电时磁针指向南北，通电以后，开始向东西方向偏转。由于转轴较粗，摩擦力矩较大，磁针的N极在东南方向停了下来。我马上指出：“实验出现异常，磁针应该在东西方向停下来”。为了得出结论，我增大了电流强度，磁针才在接近东西方向停下来。课后我立即布置了作业：试从力矩平衡的角度来分析，磁针为什么不在东西方向停下来，增大电流为什么它会在接近东西方向停下来，这一现象给我们有什么新启示，我们如何利用这一现象？正是这样不放过失败或缺陷，学生们分析出原因，并且利用这一现象，发明了“无接线电流表”。后来在一些类似的实验中，学生们又不断发现问题，发现异常，发现失败，根据实验的启示和现象的分析，他们又发明了“耳机测电笔”、“交流直导线受磁场力演示仪”等等。
四、引领学生回归生活，扩大创新的空间
物理来源于生活，物理指导生活，生活中的所有器具都是在物理原理的指导下设计与完成。搞科技创新活动必须要走出课堂，走进生活。所以，我们在教学的同时，就要有意地把生活的器具拿来分析，分析的物理原理，分析它是哪些器具组合成的，是哪些原理组合的结果；分析生活器具的不足之处；分析我们在生活中还有哪些需要等等。不断启发学生把生活中的器具当作实验器材，用组合法、补短法、仿生法、联想法、需要法等去发现新的课题来进行发明创造。例如，在“杠杆”一节教学时，在讲钓鱼杆是费力杠杆的同时，有意将话题发散：能不能发明一个钓鱼杆的支架，人不用手持鱼杆，同时鱼上钩时可用脚踩下某个杠杆，就能将鱼钩起？能不能让这个支架又能作临时的凳子用呢？能不能让它又能当挡太阳或雨雪的伞来用呢？能不能将它拆叠起来收存？甚至将它的某些部件拆下组合成一个箱子，将其它部件和鱼杆都装起来呢？在这样的渐进启发下，果然有学生回家把钓鱼杆和其它物件有机组合起来，发明了“多功能鱼杆组合工具架”，这种工具架具有许多功能，而且在人短时间离开，鱼上钩时，触发开关闭合，由电动机收回鱼线，并且在鱼反抗力过大时，电机停止通电，让鱼游走；当鱼拉力变小时， 电动机又通电，将鱼拉过来。我们在教学过程中，常用这种方式，特别是在活动课的实验教学中更是如此。几年来，学生们通过这样的启发，他们基本上由从课本上找发明课题走向从生活中找发明课题，例如，他们发明的“自行车雨伞架”、“休闲蓄能发明机” 、“太阳能防冻破水管空水装置”、“ 核桃碎壳机”、 “太阳能自动关水装置”、“重力驱动式喷雾器”等等。
五、修正学生的创新设计，使创新作品可行化
我们知道一个理论或物理知识，学生学后用它来解释某个问题是比较容易的。但对某个确定的创新设想，学生设计的方案往往是很肤浅，有的方案表面上可行，但深刻地考虑它的稳定性、可行性、实用性后，发现它是不可行的。这时教师就得给学生进行指点。另外，一个创新设想，要找出相应的理论指导，才能设计出它的某个部件，但是一些部件组合时，常出现不吻合的地方，各部件并不能有机组合成一个新成品。要使某个创新作品的各部件成功组合，必须找到相配的物理原理或物理知识，但有时候，某个相匹配的物理原理学生可能没有学过，这时，教师必须给他们讲解新的原理，同时给学生修正有缺陷或不合理的方案。例如，一位学生想发明一件叫“汽车尾气净化器”的作品，他想到小型喷雾器能将容器内的药水吸上来，并形成水雾喷出。于是他想利用伯努利原理，将汽车尾气加速，然后吸取碱性溶液，与尾气混合，从而与尾气中的酸性氧化物反应形成盐。看起来原理是可行的，但实际上想一想，工作起来要携带多少碱性水溶液，而且形成的盐类水溶液如果不回收又形成新的污染，可见这个作品在实际工作中是不可行的。这时教师就得给学生解释，同时要帮学生找出更好的原理，设计更好的实验方案，然后用更好的方案来指导学生进一步来实验。近年来，我们遇到了许多类似的情况，学生们用自己设计的方案来完成创新作品的制作过程中，都存在这样和那样的不足，最后都是在老师们的指导下，重新设计了实验方案或完善了实验方案才取得了最后的成功。例如：“防停水楼房的设计”、“ 太阳能防冻破水管‘空水’装置”、“核桃碎壳机”等等。当然，在学生自己可克服难题的情况下，教师没有必要给他们对他们的设计进行修正，只有在他们无法解决遇到的难题时，才出手相助。而且教师为学生修正实验方案，并不是代替学生搞创新，是在学生的创新思维的基础上，在他们设计方案的前提下再次的辅导，再一次的加工，将创新设想变为可行化。其制作与试验等大量的工作还是学生自己来进行，不影响他们创新能力的发展与提高。
六、合作“会诊” ，使重病作品起死回生
在医学上，医生遇到疑难病例往往采用“会诊”法，对疑难病症的医治起到了很大的作用。在教师的教学活动中也是一样，我们常遇到某个实验，有可能就是做不成功，反思后还是不行，最后几位教师合作想办法才取得成功。同样，学生搞创新活动，往往组装一件作品，结果却不能工作。这就要几位同学合作来试验，甚至要教师参与合作。“合作创新实验教学”在很大的程度上体现了学生与教师间的合作，提倡师生合作来找原因、合作来修正、合作来试验。例如有一位学生想发明一种“太阳能热气流发电机”，他受到的启发是农村里的灶台与烟囱，燃料在锅底燃烧时，废气便从烟囱里升入天空。他的想法是用太阳能代替火焰，使热气流从类似烟囱的管道向上流动，再由该气流带动发电机发电。可是实验起来却不成功，这是为什么呢？貌似原理相同，但为何不成功呢？道理很简单，一个人的新思维往往有不成熟的地方，存在这样那样的不足或错误，只有经过多个人的合作，才能找出不足或错误所在。后来我们仔细观察了他的实物模型，发现他是用黑色物体从上方接收太阳能，使黑色物体升温，然后由高温的黑色物体来加热灶洞内的空气，灶门不是一个，而在灶的四周都开有很小的门，目的是使单位时间内进入灶内的空气最多，从而单位时间内能从烟囱流出更多的热气流，以提高发电效率。我们才发现了不成功的原因所在，便把流速与压强关系、太阳灶加热、风力发电等实验进行综合，并从能量利用效率的角度进行分析论证，指出了如何组合，才能使各部分连续有效地相配工作，经过几位老师的“会诊”，查找病因，由学生回家进行试验排除，但是还不行，我们又“会诊”，提出用透明的玻璃箱体代替灶台，用太阳灶代替燃料加热，采用单气门进气，让学生回家再试验，最后终于成功地制出了“太阳能热气流发电机”。又如，有一位同学家里养鱼，鱼塘内水少了要加水，下雨后水多了，要抽水，家里又不想买电子式自动水位控制装置，他想发明一个机械式水位自动控制装置，可他实现了这个任务，那个任务不能实现。实现了那个任务，这个任务又不能实现。只好把想法告诉我们，老师们只好与他合作研究，把重力实验、浮力实验、弹力实验、定滑轮改变施力方向实验等进行综合，如何相配相容工作，也经过反复“会诊”，终于研制了一种机械式“鱼塘水位自动控制开关”。通过这种教学方式，我们后来又与学生合作发明了“太阳能自动关水机械装置”、“休闲蓄能发电机”、“小型船只或车辆打捞装置”、“远距离家庭电源遥控开关”、“水开自动断电水壶”等作品，都在省或市级获奖。
“合作创新实验教学”是培养中学生科技创新能力的一种行之有效的教学方式，显然不是唯一的方式，培养中学生科技创新能力的教学方式还有很多，但是每一种教学方式都不能避开“实验”，而且每一种教学都强调观察与实验的重要性，我们认为，培养学生科技创新能力的相关教学，都要把实验联系起来，我们预测在全面创新时代到来之前，我们的物理教学必将掀起一场实验教学的革命！
