高中物理實驗教學中培養學生創新思維的策略探討

摘 要：高中物理實驗教學是培養學生科學素養和創新思維的重要途徑。本文首先探討了在高中物理實驗教學中培養學生創新思維的意義，包括加強師生互動性、提高教學豐富性、活化學生領悟力和培養學生物理學習興趣等方面。提出了一系列在高中物理實驗教學中培養學生創新思維的策略，如靈活設計隨堂實驗、借助問題驅動優勢、關注學生切實體驗、鼓勵學生參與實驗項目以及開設實驗創新工作坊等。這些策略旨在激發學生對實驗的興趣，培養其創新思維和實驗設計能力。通過這些努力，可以為學生打開創新思維的大門，促使學生在物理實驗中更加積極主動地參與，提升其科學素養和實驗創新能力。

關鍵詞：高中物理實驗教學；創新思維；學科素養；問題驅動

隨著社會科技的不斷發展，培養學生的創新思維成為高中物理教學的重要目標。實驗教學作為培養學生科學素養和實踐能力的有效手段，對于激發學生創新思維具有重要作用。然而，在傳統的物理實驗教學中，學生往往只是被動地完成規定的實驗步驟，缺乏獨立思考和創新能力的培養。因此，有必要在高中物理實驗教學中探索有效的策略，促使學生更好地發展創新思維。

一、高中物理實驗教學中培養學生創新思維的意義

（一）有助于加強師生的互動性

在高中物理實驗教學中培養學生創新思維具有重要的意義，首先體現在加強師生的互動性方面。實驗教學作為一種互動性較強的教學形式，不僅僅是教師向學生傳授知識，更是一個雙向的交流過程。通過引入創新思維的元素，實驗課程將更加注重師生之間的互動合作。在實驗過程中，學生被鼓勵提出問題、分享觀察，教師則能夠根據學生的反饋進行及時調整和引導。這種互動性不僅促進了知識的傳遞，還培養了學生主動學習、獨立思考的能力，為創新思維的培養奠定了基礎。通過共同參與實驗設計、數據分析等環節，師生之間的密切互動有助于形成積極向上的學習氛圍，激發學生對物理學科的興趣，提升師生之間的教學效果。因此，高中物理實驗教學中培養學生創新思維不僅是一種教學手段，更是促進師生深度互動、共同成長的重要途徑[1]。

（二）有助于提升教學的豐富性

傳統的實驗教學往往側重于演示基本物理原理，缺少對學生創新思維的引導，導致實驗課程顯得較為單一和枯燥。而通過引入創新思維的元素，實驗教學變得更加生動和富有趣味性。在實驗設計中，教師可以引入一些開放性的問題，鼓勵學生進行自主探究和發現，使實驗更具挑戰性和創造性。學生在實驗中不僅能夠完成既定的任務，還能夠通過自主思考和實踐，深入理解物理原理，培養解決問題的能力。這種豐富性不僅提升了學生的參與度和主動性，也激發了學生對實驗課程的濃厚興趣。同時，通過多樣化的實驗設計，可以更好地滿足學生個性化學習的需求，促使學生在探索中形成獨立的學科認知和深層次的學科理解。因此，高中物理實驗教學中注重培養學生創新思維，有助于使教學更加多樣、生動，提高實驗課程的豐富性和吸引力[2]。

（三）有助于提高學生的領悟力

傳統的實驗教學往往依賴固定的實驗步驟和結果，學生在實驗中只需機械地操作，難以激發深層次的領悟力。而通過注重創新思維的培養，實驗教學可以更加注重培養學生對物理概念的深刻理解和應用能力。在實驗過程中，教師可以設計一些開放性的問題，引導學生深入思考實驗現象背后的物理原理。學生需要通過自主探究和推理，逐漸領悟實驗結果背后的科學規律，形成對物理概念的深層次理解。這樣的學習方式有助于激發學生的主動學習興趣，提高學生對知識的領悟力。

（四）有助于培養學生物理學習興趣

實驗教學通過直觀的操作和親身體驗，為學生提供了更為生動和實際的學科認知途徑，使抽象的物理理論變得具體而可感知。在實驗中，學生能夠通過觀察現象、記錄數據、分析結果等一系列過程，積極參與其中，培養了學生主動學習的態度和興趣。這種實踐性學習不僅能夠讓學生更好地理解物理概念，還能夠激發學生對知識的好奇心和求知欲，在學習過程中形成積極向上的學風。通過實驗，學生能夠更深刻地感受到物理學的魅力，在學科學習中保持長久的興趣，為未來的科學研究和創新思維的培養奠定堅實的基礎。因此，高中物理實驗教學不僅僅是知識傳授的手段，更是激發學生學科興趣、培養創新思維的有效途徑。

二、高中物理實驗教學中培養學生創新思維的策略

（一）靈活設計隨堂實驗，調動學生學習情緒

高中物理實驗教學是培養學生創新思維的重要環節，在《生活中的圓周運動》這一實驗中，通過靈活設計隨堂實驗并調動學生情緒，可以有效激發學生的創新意識和思維方式。教師可以通過深入了解學生的實際情況，結合學科知識的特點，巧妙設計與圓周運動相關的實驗。可以選擇一個生動有趣的場景，如旋轉木馬、自行車轉彎等，讓學生在實際場景中感受圓周運動的規律。實驗的設計要求學生自主思考，并結合實際問題提出解決方案，這樣有助于培養學生的觀察、分析和解決問題的能力。在實驗進行過程中，教師要充分調動學生的情緒。通過引入趣味性的元素，如有趣的實驗器材、生動的實驗場景，可以激發學生的學習興趣[3]。在教學中，教師還可以采用一些引人入勝的引導語言，“讓我們一起來探索這個有趣的現象吧！”或者“你們有沒有想過為什么在過山車轉彎的時候會有這種感覺呢？”這樣的引導語言有助于引發學生的思考欲望，激發學生的創新思維。在實驗過程中，教師與學生的互動也至關重要。通過與學生建立積極的溝通氛圍，教師能夠及時了解學生的思考過程，引導學生正確認識問題、獨立解決問題。在教學對話中，教師可以采用啟發性問題，引導學生深入思考實驗現象背后的物理原理。教師可以問：“你們觀察到的現象是怎樣的？這背后的物理規律是什么？”通過這樣的提問，可以引導學生逐步厘清實驗現象與物理原理之間的聯系，培養學生的邏輯思維和創新意識。通過在高中物理實驗教學中靈活設計隨堂實驗，調動學生情緒，以及積極展開教學對話，可以有效培養學生的創新思維。通過這樣的教學策略，不僅能夠加深學生對物理知識的理解，提高其對物理知識的應用能力，還能夠激發學生的興趣，為將來的創新奠定堅實的基礎。

（二）借助問題驅動優勢，明確學生的創新方向

培養學生創新思維，而通過借助問題驅動優勢，明確學生的創新方向，可以有效地引導學生深入思考，自主探索。以《驗證機械能守恒定律》為例，通過問題驅動，教師可以為學生創造一個積極的學習環境。教師可以在實驗開始前提出一個引人入勝的問題，“在一個擺動的摩擦小車系統中，機械能是否守恒？如果守恒，我們如何驗證它？”這樣的問題能夠激發學生的好奇心和求知欲，引導學生主動思考問題并尋找解決方案。在實驗設計中，教師可以鼓勵學生合作，提供一些基本的實驗設備，然后讓學生根據問題的引導設計自己的實驗方案。學生可以選擇合適的高度、摩擦小車的質量等參數，通過實驗驗證機械能守恒定律。這樣的設計使學生在實踐中思考和解決問題，培養了學生的實際動手能力和創新意識。在實驗過程中，教師可以及時關注學生的實驗操作，并提出引導性的問題，“你們如何保證機械能守恒？有沒有考慮到所有可能的能量轉換？”通過這樣的引導，教師可以促使學生深入思考實驗中涉及的物理原理，幫助學生建立起科學的思維模式。在實驗結果的分析和討論階段，教師可以繼續以問題為導向，引導學生對實驗結果進行深入思考。“實驗中有沒有出現意外的結果？這是否與你們的實驗設計有關？有什么改進的地方？”通過這樣的問題，教師可以引導學生反思實驗過程中的問題和不足，培養學生總結經驗、改進方法的能力。通過借助問題驅動，明確學生的創新方向，不僅能夠激發學生的學科興趣，還能夠培養學生的創新思維和實踐能力。在高中物理實驗教學中，通過問題引導，學生將更加主動地參與到實驗過程中，不僅能夠更深入地理解物理學原理，還能夠培養學生解決實際問題的能力，為未來的科學創新奠定基礎[4]。

（三）關注學生的體驗，提供實驗創新機會

通過關注學生的體驗，以及提供實驗創新機會，可以激發學生的好奇心、實踐能力和創新意識。以《導體電阻率的測量》為例，通過此實驗來闡述如何在實踐中培養學生的創新思維。首先，教師在進行實驗教學前，可以引導學生思考與導體電阻率相關的實際問題，“在我們日常生活中，有哪些導體的電阻率重要？我們如何測量導體的電阻率？”通過這些問題，激發學生的好奇心和思考欲望，為實驗設計奠定基礎。在實驗設計中，教師應該注重學生的體驗。為了提供實驗創新機會，可以讓學生根據教學目標，選擇不同的導體材料、設計不同的實驗方案，以便更全面地了解導體的電阻率。學生可以選擇不同形狀和尺寸的金屬導體，通過改變導體的長度和截面積來測量電阻，深入理解電阻率的概念。在實驗過程中，教師可以鼓勵學生通過調整實驗參數，觀察數據變化，發現規律。同時，提供實驗中的問題，引導學生思考和解決，“你們在測量中遇到的電流、電壓的測量誤差如何處理？如何確保實驗結果的準確性？”這樣的問題可以促使學生在實驗中思考實際問題，培養學生解決實際問題的能力。

在實驗結果的分析和討論階段，教師應鼓勵學生分享彼此的發現，展開小組或全班的討論。同時，提供實驗結果的不同解釋和應用場景，引導學生對實驗結果進行更深層次的思考，培養學生的創新思維。教師可以鼓勵學生提出基于實驗結果的問題，并組織小組展示和分享。

（四）鼓勵學生參與實驗項目，拓展實驗思路

在高中物理實驗教學中，鼓勵學生參與實驗項目，并拓展實驗思路，是培養學生創新思維的有效策略。以《用單擺測量重力》為例，展示如何通過實驗項目的開展，引導學生深入思考，培養創新意識，教師可以通過提出啟發性問題，激發學生對實驗主題的興趣。“我們如何通過單擺來測量重力加速度？在這個過程中，哪些因素可能會影響實驗結果？”這樣的問題可以引導學生主動思考，并激發學生對實驗的好奇心。在實驗設計中，教師應該鼓勵學生參與實驗項目的構建和設計。學生可以選擇不同的擺長、擺角度等參數，設計不同的實驗方案，以便更全面地了解單擺測量重力的原理。通過主動參與實驗設計，學生將更好地理解實驗的原理，并培養解決實際問題的能力。在實驗過程中，教師可以引導學生觀察實驗現象，記錄數據，并對實驗過程中可能出現的誤差進行思考。通過向學生提問，“你們在實驗中是否遇到了振幅的變化？如何控制振幅以獲得更準確的結果？”可以引導學生思考實驗中的細節問題，培養學生的觀察力和實驗技能。在實驗結果的分析和討論階段，教師可以鼓勵學生深入探討實驗數據的變化規律，并探討可能的原因。同時，提出一些挑戰性問題，“在不同地點進行相同實驗，結果是否會有差異？如何解釋這種差異？”通過這樣的引導，可以激發學生對實驗結果更深入的思考，培養學生的創新思維。教師可以鼓勵學生拓展實驗思路，提出進一步研究的方向，或者將實驗結果應用到其他領域。學生可以思考如何通過改變單擺的結構，設計新型的重力測量裝置，或者將單擺測量的原理應用到其他物理現象的研究中。

（五）開設實驗創新工作坊，培養實驗設計能力

在高中物理實驗教學中，開設實驗創新工作坊是一種有力的策略，能夠培養學生的創新思維和實驗設計能力。以《驗證動量守恒定律》為例，培養學生的創新意識。教師可以組織實驗創新工作坊，為學生提供一個開放性的學習環境。在工作坊中，教師可以分享實驗的基本原理，然后引導學生思考不同的實驗方案和可能的改進點。可以問學生：“在驗證動量守恒定律的實驗中，你們有沒有想過采用不同的實驗方法或者改變實驗條件來使結果更為準確和有趣？”在工作坊中，學生可以分組進行實驗設計，并共同討論和改進。鼓勵學生積極分享各自的想法和觀點，促使學生形成團隊合作的習慣。同時，教師的角色可以是引導者和激勵者，為學生提供必要的指導和資源，推動實驗設計的創新發展。在實驗設計中，學生可以提出不同的實驗假設、選擇不同的實驗材料和儀器，以及改變實驗的各種參數。學生可以考慮在實驗中引入不同的運動物體，或者通過改變實驗環境的條件來觀察動量守恒的變化。這樣的實驗設計不僅加深了對動量守恒定律的理解，還培養了學生獨立思考和創新的能力。在實驗進行過程中，教師可以通過提問和指導，引導學生觀察實驗現象，記錄數據，分析實驗結果。教師可以問：“你們的實驗結果是否符合動量守恒定律？如果有不符合的地方，你們認為是什么原因？有沒有其他可能的解釋？”通過這樣的引導，學生能夠在實驗過程中不斷思考和調整，提高學生的實驗技能和問題解決能力。在工作坊結束后，學生可以進行實驗結果的總結和展示。通過展示，學生有機會分享學生的創新點和發現，同時學會從他人的實驗中學到新的思路。教師可以給予積極的反饋，并鼓勵學生繼續深入研究和探索，以激發學生對科學的興趣和創新的熱情。

結束語

高中物理實驗教學中培養學生創新思維是促進科學素養提升的關鍵一環。通過本文提出的策略，可以有效激發學生的興趣，引導其主動參與實驗，培養其獨立思考和創新設計的能力。在實驗教學中注重問題驅動、實踐體驗以及創新工作坊的設置，將為學生創新思維的培養提供更為豐富和有力的支持。希望這些策略能夠在實際教學中得到驗證，為高中物理實驗教學的改進提供參考。

參考文獻

[1]李萬金.高中物理教學中學生逆向思維的培養策略研究[J].學周刊，2023（5）：75-77.

[2]陸衛峰.淺談高中物理教學中科學思維和科技創新能力的培養[J].新課程，2022（4）：166-167.

[3]夏俊.淺談高中物理教學中如何培養學生的創新思維能力[J].中學生數理化（學研版），2022（6）：47.

[4]孫京.高中物理教學中如何培養學生的創新思維能力[J].課程教育研究：學法教法研究，2021（18）：254-255.