高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的策略探討

湯可嵚

【摘要】在高中教育階段，物理是一門以觀察與實(shí)驗(yàn)探究為主的科目，尤其是隨著新一輪教育改革的持續(xù)推進(jìn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位得到不斷提升，要求物理教學(xué)要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，且對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出更高的要求，教師不僅需帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究物理原理與規(guī)律，使其深刻理解與牢固掌握理論知識(shí)，還需培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的發(fā)展.本文主要對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維進(jìn)行深入分析和探討，同時(shí)制定相應(yīng)的教學(xué)策略.

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新思維；高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

現(xiàn)階段，注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，已經(jīng)成為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新和改革的主要突破口之一，在廣大教育工作者不斷探索與實(shí)踐中也取得一定的成效，使其創(chuàng)新精神得到很好的培養(yǎng)，增強(qiáng)了他們的創(chuàng)新意識(shí)，不過在具體實(shí)施中仍然遇到不少問題，要進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué).故高中物理教師需以新課標(biāo)理念和要求為基本切入點(diǎn)，對(duì)之前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中探索物理的奧秘，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維.

1 善于運(yùn)用生活資源，激活學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

在高中課程體系中，物理是一門同實(shí)際生活聯(lián)系十分密切的學(xué)科，教材中有著大量的生活化元素，生活中的物理現(xiàn)象與問題更是隨處可見，這為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施提供了諸多便利與豐富材料.在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，教師首先需注重教學(xué)內(nèi)容同生活之間的聯(lián)系，善于運(yùn)用生活化資源，與物理實(shí)驗(yàn)有機(jī)整合到一起，帶領(lǐng)他們?cè)谑煜さ纳罨瘓?chǎng)景中產(chǎn)生創(chuàng)新意識(shí)，使其積極踴躍地參與到實(shí)驗(yàn)探究中，實(shí)現(xiàn)對(duì)創(chuàng)新思維的培養(yǎng).

例如 在實(shí)施“生活中的圓周運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí)，教師可先利用多媒體設(shè)備展示一些生活中常見的圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，如，鐘表指針、風(fēng)車、電風(fēng)扇、摩天輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車與自行車輪胎在行駛途中的轉(zhuǎn)動(dòng)等，詢問：這些運(yùn)動(dòng)有什么共同點(diǎn)？由學(xué)生認(rèn)真觀察、分析與探究，從中找到這些物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，使其得出運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓的結(jié)論，激活他們的創(chuàng)新意識(shí).接著，教師組織學(xué)生分組動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，著重觀察自行車的傳動(dòng)裝置，思考與討論：自行車的大齒輪、小齒輪、后輪中的質(zhì)點(diǎn)都在做圓周運(yùn)動(dòng)，比較哪些點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得更快一些？為學(xué)生提供充裕的時(shí)間與空間進(jìn)行思考，鼓勵(lì)他們說出各自的創(chuàng)新性見解及看法.之后，教師播放自行車傳動(dòng)裝置的視頻，進(jìn)一步發(fā)問：怎么比較物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的快慢？讓學(xué)生分享各小組的實(shí)驗(yàn)方案，如，比較物體在一段時(shí)間內(nèi)通過的圓弧長短，半徑轉(zhuǎn)過的角度大小，轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，比較物體轉(zhuǎn)過一圈所用時(shí)間的多少等，進(jìn)一步發(fā)散他們的創(chuàng)新思維.隨后教師組織學(xué)生在小組內(nèi)設(shè)計(jì)與操作實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)探究圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，借此帶領(lǐng)他們學(xué)習(xí)線速度與角速度的定義、大小、單位和物理意義等，使其創(chuàng)新思維得以培養(yǎng).

2 創(chuàng)設(shè)適宜的實(shí)驗(yàn)情境，促使學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新

對(duì)于現(xiàn)代化教育觀下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，教師的一項(xiàng)重要工作便是對(duì)之前教學(xué)策略的調(diào)整，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)探究的興趣與動(dòng)力，使其對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容產(chǎn)生好奇，讓他們主動(dòng)分析和研究物理現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性學(xué)習(xí).為此，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，可結(jié)合教科書中編排的內(nèi)容創(chuàng)設(shè)適宜的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，從情境中引出學(xué)習(xí)內(nèi)容與探究主題，激活學(xué)生的感性認(rèn)知，使其對(duì)發(fā)現(xiàn)的新情況及時(shí)做出反應(yīng)，創(chuàng)新性地分析，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)效果.

例如 在展開“科學(xué)探究：向心力”教學(xué)時(shí)，教師先播放一些物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)視頻，標(biāo)出各點(diǎn)的速度方向，據(jù)此創(chuàng)設(shè)情境，引出探究內(nèi)容：在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中物體的速度是否會(huì)發(fā)生變化？合力大小與方向分別是什么？由學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識(shí)展開思考，讓他們提出新穎的看法.接著，教師在課件中展示一些常見的勻速圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，如，地球繞太陽轉(zhuǎn)，摩天輪和風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)等，進(jìn)一步渲染情境，使其繼續(xù)思考以上問題，順勢(shì)引出向心力的概念，讓他們迫不及待地想要通過實(shí)驗(yàn)來研究向心力.之后，教師指導(dǎo)學(xué)生操作“物體在圓盤上跟隨圓盤勻速運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，使其結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考物體都受到哪些力的作用？向心力由什么力提供？讓他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)主動(dòng)進(jìn)行創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，畫出物體受力的示意圖，從而進(jìn)一步認(rèn)識(shí)向心力.如此，教師通過創(chuàng)設(shè)適宜的情境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，借助主觀、生動(dòng)的情境吸引學(xué)生主動(dòng)操作實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)，使其結(jié)合實(shí)驗(yàn)初步了解影響向心力的幾個(gè)因素、大小與方向，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維.

3 借助問題驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)，明確學(xué)生的創(chuàng)新方向

正所謂“學(xué)起于思，思起于疑，疑解于問”，學(xué)生的思維一般都是從問題與疑問開始，學(xué)習(xí)過程就是解決問題與解疑釋惑的過程，最終結(jié)果是他們順利突破疑難障礙，掌握相應(yīng)的知識(shí)與技能.針對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，教師需要圍繞具體實(shí)驗(yàn)精心安排一系列問題，充分借助問題的驅(qū)動(dòng)作用，為學(xué)生明確觀察、思考、操作和創(chuàng)新的方向，使其思維發(fā)生交流與互動(dòng)，讓他們通過對(duì)問題的處理使創(chuàng)新思維得到很好的培養(yǎng).

例如 以“科學(xué)驗(yàn)證：機(jī)械能守恒定律”教學(xué)為例，教師可先演示一個(gè)有趣的“碰鼻試驗(yàn)”，即為：將懸掛重球拉至鼻尖由靜止釋放，自己則立于原位不動(dòng)，小球來回?cái)[動(dòng)，重球并不會(huì)碰到鼻尖.根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象設(shè)置問題：大家想一想原因是什么？讓學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識(shí)思考與討論，使其發(fā)現(xiàn)僅靠原有認(rèn)知無法解釋這一現(xiàn)象，教師明確指出要用到機(jī)械能守恒的知識(shí)來解釋，明確他們的創(chuàng)新學(xué)習(xí)方向.接著，教師模擬演示運(yùn)動(dòng)員稱桿跳高的小實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新性地分析運(yùn)動(dòng)員在上升與下降過程中動(dòng)能與重力勢(shì)能的變化情況，討論問題：動(dòng)能與重力勢(shì)能的總量會(huì)滿足什么規(guī)律？借此引出新的實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容：質(zhì)量是1kg的物體從離地面20m高處自由落下，求下落5m、10m、15m、20m時(shí)的速度，重力勢(shì)能，動(dòng)能以及動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和.然后將班內(nèi)學(xué)生分成四個(gè)大組，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備分別研究5m、10m、15m與20m處的各個(gè)量，由教師匯總各組結(jié)果，引導(dǎo)他們探究出其中的規(guī)律，使其通過科學(xué)驗(yàn)證得到有關(guān)機(jī)械能守恒定律的結(jié)論，實(shí)現(xiàn)對(duì)創(chuàng)新思維的培養(yǎng).

4 關(guān)注學(xué)生的切實(shí)體驗(yàn)，提供實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新機(jī)會(huì)

在新課標(biāo)教育理念下，學(xué)生已經(jīng)成為教學(xué)活動(dòng)的主體，要想在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，教師應(yīng)及時(shí)更新教學(xué)觀念與轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，明確學(xué)生的主體地位，自己則扮演好組織者、輔助者和引導(dǎo)者等角色，讓他們親自動(dòng)手創(chuàng)新性的操作實(shí)驗(yàn)，使其創(chuàng)新思維得以鍛煉.對(duì)此，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)當(dāng)盡量為學(xué)生制造和提供更多自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，使其獲得創(chuàng)新發(fā)展的機(jī)會(huì)，關(guān)注他們的切實(shí)體驗(yàn)，從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維.

例如 在“科學(xué)探究：彈力”教學(xué)中，教師可先現(xiàn)場(chǎng)演示一些有關(guān)形變的小實(shí)驗(yàn)：壓縮與拉伸彈簧，彎曲鋼鋸條，按壓海綿，擠壓橡皮泥，把紙張揉皺，提示學(xué)生注意觀察實(shí)驗(yàn)中物體發(fā)生的變化且思考原因，以及這些現(xiàn)象是否普遍存在，使其發(fā)現(xiàn)物體出現(xiàn)形變的原因，也就受到一種力的作用，激活他們的創(chuàng)新思維.接著，教師指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：用彎曲的鋼尺將小玻璃球彈出，用壓縮的彈簧將小車彈出去，用拉開的橡皮筋把小車?yán)^來，扭轉(zhuǎn)橡皮條使與之相系的螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，使其結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象討論和總結(jié)彈力發(fā)生的兩個(gè)條件.隨后由學(xué)生親自動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究彈力的方向與大小，教師做好從旁協(xié)助工作，引導(dǎo)他們結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作創(chuàng)新性地探究和發(fā)現(xiàn)彈力的方向，即為施力物體進(jìn)行形變恢復(fù)的方向.這樣教師先利用演示實(shí)驗(yàn)起到拋磚引玉之效，再引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，使其擁有大量親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)他們實(shí)踐操作實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r(shí)使創(chuàng)新思維也得到發(fā)展.

5 采用現(xiàn)代教育技術(shù)，創(chuàng)新模擬物理實(shí)驗(yàn)

信息技術(shù)與實(shí)物操作相比有著更為廣闊的空間，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分實(shí)驗(yàn)很難通過現(xiàn)場(chǎng)操作的方式來實(shí)現(xiàn).這時(shí)教師可合理應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)創(chuàng)新模擬物理實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使其創(chuàng)新性地探究物理世界，幫助他們鞏固理論基礎(chǔ).具體來說，教師可以采用現(xiàn)代教育技術(shù)建立仿真實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)新性地呈現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，使其感受到物理的神奇與魅力，幫助他們順暢、高效地完成預(yù)期學(xué)習(xí)任務(wù).

例如 在“天地力的綜合：萬有引力定律”教學(xué)實(shí)踐中，教師先給出探究內(nèi)容：行星為什么沒有飛離太陽？地面物體為什么不能離開地球，而總是落回地面？地球與太陽間的引力和地球吸引蘋果的力是否為同一種力？山頂或者建筑物上的重力有明顯減弱嗎？鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)及個(gè)人認(rèn)知自由思考與作答，讓他們發(fā)現(xiàn)拉住地球使之圍繞地球運(yùn)動(dòng)的力，與拉著蘋果下落的力，以及地球、眾行星和太陽之間的作用力是同一種力，遵循相同規(guī)律.接著，教師利用信息技術(shù)手段展示“月—地檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)要求學(xué)生閱讀課本知識(shí)，理解“月—地檢驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)思路，使其發(fā)現(xiàn)地面上物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一種力，讓他們初步認(rèn)識(shí)萬有引力定律.隨后教師繼續(xù)運(yùn)用信息技術(shù)設(shè)計(jì)仿真物理實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生在信息技術(shù)輔助下分析“月—地檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和歸納結(jié)論，輔助他們深層次地研究萬有引力定律，使其創(chuàng)新思維得以培養(yǎng).

6 鼓勵(lì)改進(jìn)固有實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新思維

在當(dāng)前的高中物理教材中安排有大量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，雖然是對(duì)理論部分很好的補(bǔ)充，但是有的實(shí)驗(yàn)卻存在著一些弊端或者不足之處，面臨著設(shè)備落后、模式傳統(tǒng)、精準(zhǔn)度缺失等常見問題.面對(duì)如此不利的局面，教師在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)該與學(xué)生一起對(duì)固有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，從裝置、材料和細(xì)節(jié)之處等著手，以此找到更加科學(xué)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源，使其親自完成對(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，最終透徹理解實(shí)驗(yàn)的原理，強(qiáng)化他們的創(chuàng)新思維與探究能力.

例如 在“超重和失重”教學(xué)過程中，當(dāng)學(xué)習(xí)到“完全失重”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師可與學(xué)生一起商討如何對(duì)固有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，通過創(chuàng)新性的分析與討論，有的學(xué)生會(huì)想到利用一桶水和底部帶有孔的空礦泉水塑料瓶來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).具體操作如下：先把水裝到塑料瓶中裝滿，讓塑料瓶保持正放的姿勢(shì)放在空中，觀察塑料瓶底部小孔中的水的流動(dòng)現(xiàn)象，再繼續(xù)把塑料瓶中裝滿水，放在盛有充足水的水桶上方，松開手后讓塑料瓶從空中自由下落到水桶中.讓學(xué)生思考：當(dāng)塑料瓶中裝滿水在空中時(shí)，為什么會(huì)自動(dòng)從瓶底下面的孔中流出水？當(dāng)塑料瓶中裝滿水在空中自由下落時(shí)，塑料瓶與水分別處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？整個(gè)物體的加速度是什么？使學(xué)生基于物體運(yùn)動(dòng)視角分析塑料瓶的受力情況，水與瓶子之間是否存在擠壓，讓他們?cè)谛〗M內(nèi)合作探討后發(fā)現(xiàn)當(dāng)物體向下加速度是g，且與接觸面之間的壓力為0時(shí)，就會(huì)完全失重.如此，師生一起對(duì)教科書中安排的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)合理的改進(jìn)和創(chuàng)新，將實(shí)驗(yàn)變得更加易于操作與理解，帶領(lǐng)學(xué)生通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)了解“完全失重”是什么，借此培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維，使其對(duì)新知識(shí)記憶得更為牢固.

7 結(jié)語

綜上所述，在整個(gè)高中物理教學(xué)活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性不言而喻，教師需把握好實(shí)驗(yàn)教學(xué)的契機(jī)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，以教材中安排的固有實(shí)驗(yàn)為基本依托，結(jié)合生活資源、情境教學(xué)、問題驅(qū)動(dòng)、切實(shí)體驗(yàn)、現(xiàn)代教育技術(shù)與改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)等策略，帶領(lǐng)他們依托實(shí)驗(yàn)一邊探索物理學(xué)科的奧秘與神奇，一邊進(jìn)行創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，使其獲得更為全面的發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

[1]馮禮民.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的策略探討[J].天天愛科學(xué)（教育前沿），2023（10）：48-50.

[2]鐘劍靈.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)促學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展策略探析[J].高考，2023（15）：148-150.

[3]周文文.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展的策略[J].數(shù)理天地（高中版），2023（04）：74-76.

[4]方秋月.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展的策略[J].名師在線，2022（12）：73-75.

[5]袁春林.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的路徑研究[J].高考，2022（12）：87-89.

[6]潘如卉.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維能力的途徑研究[J].中學(xué)課程資源，2022，18（01）：62-63.