新課標下物理實驗教學中培養學生創新能力的教學設計及策略研究

趙蕊 牛昱 吳云飛 張海豐

摘 要：當今社會是科學技術飛速發展的時期，對人們能力和素質的要求也越來越高。為了適應當今社會的不斷發展，社會各界都十分重視創新能力的培養。學校為了社會發展的需要，也為了讓學生離開校園得到更好的發展，明確培養高素質創新人才是社會現階段的根本任務。物理實驗是物理學科中最直接的教學手段，而在物理實驗教學中實施思維引導和興趣培養，是培養創新思維的最佳途徑。

關鍵詞：創新能力 實驗教學 物理學科

中圖分類號：F016.3；G642.0 ?文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2023）06-146-03

一、引言

創新能力是世界各國都在重視的一種能力，它有利于社會的進步和時代的發展，如今經濟的發展愈來愈依賴于機器的應用和技術的支持，這些都必須依賴于人的創新能力，只有不斷地創新出新的事物，新的資源，才可以在這個瞬息萬變的時代得到更好的發展。而要加強知識素質能力，學生時代是最好的途徑之一，抓好學生的知識教育和創新能力的培養非常重要。對創新能力的界定不同其他，需要打破原有的固定模式或者思維，并在此基礎上進行有價值有意義的活動，為個人、企業或社會的發展提供價值。學生在學習階段也是不斷創新的過程，當學生在學習中遇到問題，思考問題進而去解決問題的時候，他們會通過已經學過的知識或者借助其他力量去思考問題的產生和解決方式并進行分析，從而發現事實的真理或者解決事物的辦法，并能夠帶來一定的價值，這也是一種創新能力的體現。

高中物理作為“總舵”學科之中最重要的學科之一，作為一個以感知為基礎的科學學科，可以向學生展示出自己獨特的解決事物的方法，物理本身就是實踐性的科目，可以讓學生真實地接觸實驗，在實驗的過程中會不斷地啟發學生產生新的想法，又可以讓學生加強知識的積累，觀察實驗和記錄等等一系列的環節的操作，這些條件促成了學生的創新思維最終變成實際的行動。物理學科的實踐性和科學性比較強，物理實驗是物理學當中很重要的環節，物理理論的很多知識都需要物理實驗進行檢驗，二者是相互輔助的作用。學生在實驗過程中，不斷地提高自己，可以養成遇事冷靜分析的思維定勢，最重要的是可以培養學生對科學知識的熱愛，此外物理實驗有助于塑造學生正確的價值觀，樹立實事求是的科學態度，勇于去探索更深層次的問題，這些都是創新能力必不可少的內容。

二、物理實驗教學在創新能力培養中的作用及策略

物理實驗教學通過對實驗的操作，加強學生對知識的理解和認識，很多知識只是聽老師的講解，并不能完全明白，而物理實驗可以讓知識變得更明白好懂一些。傳統的教學模式在一定的程度不利于學生創新思維的發展，會限制學生發展創新能力的主動性，同時這種枯燥乏味的學習方式，學生只會按照書上的固定思維走下去，制約著學生之后的發展。而物理實驗能夠彌補傳統教學方式的缺陷，在物理教學中新課標要求使用物理實驗的方式來教育和引導學生，達到學習目標和要求，通過物理實驗教學引導學生進行思考，勾起學生對科學探索的精神并激發敢于改進原有科學實驗項目的創新意識。

1.演示實驗教學培養創新個性。演示實驗教學就是物理知識的理論概念和物理實驗相結合的一個過程，它可以通過演示手段讓學生充分理解物理概念，并對物理實驗的流程和現象有一個初步的認識，這種演示教學的方式可以直接對學生后面的物理學習產生很多種影響，可以讓學生通過演示實驗對物理實驗產生興趣，也會直接抹殺學生的物理興趣，所以教師在演示教學前需要做好充足的備課工作，使得學生可以充分地理解和掌握物理知識的同時，還能引起學生對物理學科的熱愛。

演示教學作為物理實驗的主要方式，主要是向學生演示實驗過程的，多媒體教學技術的引入可以讓課堂的每個學生都可以清楚地看到實驗的過程是如何進行操作的，實驗的儀器是如何使用的，在一定程度可以幫助老師實驗教學的進程，借助多媒體的優勢向大家解釋實驗過程的步驟等，既可以有效地節省了課堂時間，又可以讓學生直觀地看到實驗具體的過程是怎么樣的，加深學生的學習興趣，使學生能夠跟著教師一起進行實驗。有些實驗無法展示給學生的現象，可以通過技術的還原等來實現，讓學生可以通過視頻的模式看得到，從而使學生能夠充分地理解、明白物理知識的起因，使用技術來虛擬的實驗過程，讓學生可以直觀地看到，在學習中激發學生的創新意識。在物理實驗教學中，利用多媒體和科技技術來對實驗過程進行輔助作用，更加有利于學生在物理實驗的操作中較深刻地吸收新知識。在物理實驗教學中，有一些小實驗可以借助簡單的器物在課堂內來完成，這種隨堂實驗操作既可以學習理論知識，老師也可以在旁邊指導學生的物理實驗，或是通過隨堂實驗幫助學生進行解決問題，激發和培養學生的創造性和創造能力。

2.感悟實驗過程啟迪創新思維。在對實驗親自操作過程中學生會對實驗的每一步進行思考，為什么會產生這種現象以及如何可以避免剛剛的實驗過程出現的問題。這樣學生會在實驗的過程中不斷地思考，從而產生新的想法，在驗證的過程中又會產生另外不同的想法，直到學生可以找到事物存在的真理，并能夠解決問題。同時學生還要做好評價工作，重新將實驗過程復述一遍，在什么階段遇到問題及對此產生的新的想法都進行記錄并與同學或者老師討論，使得學生的創新思維得以保留和發展。此外，學生可以在物理實驗中擴大理解范圍，培養學生發現新的事物能力和能夠運用學生現有的知識來解決實驗過程中遇到的問題，從而可以啟發學生的創新思維。

3.改進實驗方式培養創新能力。如今的物理實驗教學，一般是以教師講解為主，給學生具體講解物理實驗的內容以及實驗過程、實驗結果，雖然可以有效地幫助學生認識相關的知識，但是并不能幫助學生理解這些知識，學生們僅僅存在“知道”這些內容的層面，只是理解比較淺顯的表面知識而已，所以在物理實驗教學上，要讓學生在實驗過程中明白一些知識如何運用。物理是科學學科，其中物理實驗是最重要的一部分，僅僅只是讓學生看一遍老師進行的操作，并不能真正的去理解，實驗教學重要的是實驗，讓學生都可以在實驗中學習和成長，發現實驗過程的問題，思考問題是如何產生的，又該如何避免在實驗過程中產生的問題，在經過不斷地實驗之后，發現事實的真理。面對簡單的物理實驗，比如氣球可以通過摩擦起電，可以讓學生提前準備好兩個氣球，在上課的時候一起做靜電實驗等。這些實驗簡單易行，既可以解決物理實驗設備的問題，還可以讓學生參與其中，引起學生對物理實驗的好奇心，對之后的教學活動會更加有益。改進實驗教學的方式，對于老師來說，可以極大地提高教學的效率，能夠節省很多的時間和精力，對于學生來說，可以更明確、更直觀地看到實驗的過程和實驗產生的現象，讓學生的創新能力得到充足的發展空間。

4.開放實驗室為提高創新能力提供支持。物理實驗的最佳教學效果就是每個學生可以自己動手操作一遍實驗，但是在現實的教學過程中，由于課程時間和實驗設備儀器的原因，并不能夠使每個學生都可以進行完整的實驗操作，這非常影響學生的積極性。所以建議學校可以開放實驗室，學生可以利用實驗設備來驗證自己的創新想法，讓學生真正地通過實驗獲得知識的拓展，提高學生的創新能力。開放實驗室的目的是可以讓學生更好地進行物理實驗的操作，因為課堂上的物理實驗課程會給學生帶來很多的創新想法，他們需要有一定的條件和設備，來支持他們實現自己的腦海里的創新想法，同時也需要自己動手操作來確認學生腦海里所思考的新的思路是否正確，如果學生實驗結果顯示自己的想法是錯誤的，那么他們也會去思考如何才可以讓實驗的結果得到自己想要的，而不是一味依賴老師的講解，依賴書本的固定知識模板。

物理最重要的就是實驗操作，所以實驗室的實驗資源都應完全向學生開放，只有在真正做到全面，學生才有強烈的選擇實驗項目的能力，并結合實驗資源來填補知識的空白。開放實驗室并不是只是把實驗室的門打開，而是讓學生可以自由地進入實驗室完成自己的實驗，提高自己的動手能力，同時為提高學生的創新能力和物理知識提供支持。開放實驗室同樣也是需要教師進行輔導的，在給學生足夠的思考和改進的空間，從旁協助學生更好地培養創新能力。

三、《電容器的電容》教學設計

1.教材分析。本節課是高中物理人教版必修三第十章靜電場第四節的內容，是對電場的相關知識的應用。本節內容借助實驗教學把電容器的理論知識比較形象地展現給學生，由淺入深，使學生更加直觀的理解和運用電容器的相關知識。

2.學情分析。學生在前面的學習中已經學習了一些有關電的概念，并且掌握了電場的相關規律，這些內容對于本節電容器的電容的學習也有一定的幫助。此外，高二的學生也具備了一定的分析概括能力和解決基礎問題的能力，能夠比較熟練地掌握本節課所要用到的比值定義法和控制變量實驗方法。但是本節課的相關概念比較陌生，學生大多欠缺抽象思維能力和科學探究能力，所以學生學習這一方面的知識還是存在一些障礙。

3.課前準備。多媒體教學設備、電路示教板、感應起電機、電容器、電介質、靜電計。

4.教學過程。

四、結語

通過對物理實驗的演示過程的分析，研究物理實驗教學在創新能力培養中的作用；通過對物理實驗的操作，加強學生對知識的理解認識和創新能力的培養，在物理實驗的過程中不斷地引導學生，同時讓學生參與物理實驗的準備工作和實驗操作過程，讓每個學生都對物理實驗進行實際動手的操作，而不是只知道理論知識只能是紙上談兵，這樣不僅可以加深學生對物理知識的認識，知道現實生活中的哪些現象可以用物理規律來進行解釋，了解物理在社會生活中的一些應用，更能引起學生對物理實驗的好奇心，引起學生對科學的探索精神，敢于改進原有科學實驗項目的創新意識，進而培養學生的觀察能力和初步的分析概括能力和創新能力。

[基金項目：黑龍江省教育科學“十四五”規劃2022年度重點課題“師范類專業認證背景下教育實習表現性評價研究”（項目編號：GJB1422672）;佳木斯大學教育教學改革研究項目（項目編號：2021JY2-44）。]

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（作者單位：1.佳木斯大學理學院；2.佳木斯市第五中學 黑龍江佳木斯 154007）

[通訊作者簡介：張海豐（1973—），男，吉林乾安人，教授，碩士生導師.研究方向：物理教學理論和方法研究;吳云飛（1980—），男，黑龍江佳木斯人，副教授，碩士生導師，研究方向：中學物理課程改革研究。]

（責編：若佳）